RECONFIGURACIONES Y MÉTODOS DE REGASIFICACION DE GAS NATURAL LICUADO
CAMPO DE LA INVENCIÓN El campo de la invención es el procesamiento de gas, especialmente se relaciona con la regasificación de gas natural licuado para control del valor calorífico, y la recuperación de componentes C2 , y mayores que C3 para ventas . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Debido a que la demanda por gas natural en los Estados Unidos se ha elevado en años recientes, el precio del mercado de gas natural se ha hecho crecientemente volátil . Consecuentemente, existe un interés renovado en importar gas natural licuado (GNL) como una fuente alternativa para gas natural. Sin embargo, la mayor parte de GNL importado posee un valor calorífico mayor y es más rico en hidrocarburos más pesados que lo que se permite en las especificaciones de tubería de gas natural de Norteamérica. Por ejemplo, mientras que algunos países aceptan el uso de GNL más rico y valor calorífico elevado, los requerimientos para el mercado norteamericano ha motivado preocupaciones ecológicas y ambientales y puede depender además del uso particular del GNL.
Uno de los problemas con la importación de GNL es que una fracción substancial del suministro de GNL mundial es GNL rico con valores caloríficos fuera de especificación. Al crecer el Ref.: 179021 mercado de importación de GNL, se están haciendo más comunes tratados comerciales de GNL puntuales, similares al mercado comercial del petróleo crudo. Con el crecimiento de los tratados comerciales de GNL entre diferentes productores de GNL y los sitios de regasificación de Norteamérica, las terminales de GNL deben configurarse para aceptar GNL con varias composiciones y valores caloríficos que mantengan el cumplimiento de regulaciones y que sean económicamente competitivos. En algunos mercados, el GNL rico puede hacerse provechoso porque su contenido de etano se puede emplear para cargas a plantas petroquímicas, el contenido de propano puede venderse como GLP, y el líquido de butano más pesados puede usarse para mezclar gasolinas. Además, las etapas de procesamiento para la extracción de los componentes más pesados del GNL rico son necesarias para cumplir con la especificación estrictas de valor calorífico de tubería para Norteamérica. En la mayoría de las plantas de licuefacción de GNL, la remoción de pentano, hexano, e hidrocarburos más pesados se requiere solo para evitar la formación de cera en el intercambiador de licuefacción criogénico. Los componentes del GLP (C2, C3 y C4+) no se remueven típicamente y se licúan junto con el componente de metano, resultando en un CNL con un valor calorífico bruto bastante alto. Los valores caloríficos de ejemplo de GNL de varias plantas de exportación de CNL en el Océano Atlántico, Pacífico y en plantas de -GNL del Medio Oriente se muestran en la figura 8. Los valores de valores caloríficos mayores indican mayor proporción de componentes diferentes al metano. Las composiciones del etano, propano, y butano y componentes más pesados para estos GNL se muestran en la figura 9. En Norteamérica, muchos operadores de tuberías requieren gas muy pobre para transmisión y en algunas regiones del medio oeste, los valores caloríficos brutos del gas natural varían entre 8543 y 9344 Kcal/m3 (960 y 1050 Btu/scf) . En California, el valor calorífico bruto aceptable está entre 8632 y 10234 Kcal/m3 (970 y 1150 Btu/scf) . California también impone restricciones en los componentes específicos del gas para el consumo de gas natural comprimido. Actualmente, un GNL aceptable que cumple con la especificación de California se limita a fuentes tales como GNL de Kenai, Alaska, o GNL del Atlántico de Trinidad. Por lo tanto para cumplir con las especificaciones del gas natural de América del Norte, las terminales de regasificación deben tener instalaciones que sean capaces de procesar GNL fuera de especificación. Más comúnmente, el valor calorífico del GNL y el índice Wobbe se controlan mediante la dilución con nitrógeno, o mezclando con un gas natural más pobre. Sin embargo, existen límites en la cantidad máxima de nitrógeno e inertes que pueden introducirse al gas natural de tuberías. Además, la dilución con nitrógeno requiere frecuentemente una planta de separación de aire para producir el nitrógeno, la cual es costosa y no produce otro beneficio para la instalación, y una fuente de gas pobre frecuentemente no está disponible para mezclar en una instalación de regasificación de GNL relativamente grande. Al hacerse más estrictas las regulaciones ambientales, se esperan controles más estrechos en las composiciones de GNL que las actuales especificaciones en los mercados de Norteamérica, requiriendo nuevos procesos que puedan remover de manera económica los componentes C2+ del GNL. Además, tales procesos deberán proporcionar con ventaja una flexibilidad suficiente para manejar un amplio rango de GNL permitiendo a los importadores comprar GNL de varios mercados de bajo costo en lugar de limitarse a aquellas fuentes que cumplan con las especificaciones de Norteamérica. Los procesos convencionales para regasificación de GNL rico (por ejemplo, GNL de Indonesia está típicamente en 10679 a 11567 Kcal/m3 (1200 a 1300 Btu/SCF) incluye calentar el GNL en calentadores a fuego directo de combustible o con calentadores de agua de mar, y después diluir el GNL con nitrógeno o gas pobre para cumplir con la especificación de valor calorífico. Sin embargo, cualquier proceso de calentamiento es indeseable debido a que los calentadores de gas combustible generan emisiones y contaminantes de C02, y los calentadores de agua de mar requieren sistemas de agua de mar costosos y también tienen un impacto negativo sobre el ambiente oceánico. Además, la dilución con nitrógeno para controlar el valor calorífico del gas natural es típicamente no económico porque generalmente requiere una fuente de nitrógeno (por ejemplo, una planta de separación de aire) que es relativamente costosa para operar: Mientras que los métodos de dilución pueden producir valores caloríficos "dentro de especificación", los efectos en las composiciones de GNL son relativamente menores, y la composición final (especialmente con respecto a los componentes C2 y C3+) pueden ser aún inaceptables para los estándares ambientales de Norteamérica u otros mercados ambientalmente sensibles. Consecuentemente, debe emplearse un proceso de depuración de GNL u otra etapa de fraccionamiento, lo cual generalmente necesita vaporizar el GNL en un tambor de vaporización instantánea en una desmetanizadora que opera a bajas presiones con el vapor de vaporización y/o el domo de la desmetanizadora comprimido a una presión mayor y recondensado a una forma líquida empleando GNL de entrada como un refrigerante y después bombeado y vaporizado en los vaporizadores. Estos procesos son energéticamente ineficientes cuando se requieren altas recuperaciones de propano y etano en el procesamiento de GNL más rico (GNL con etano y propano y contenido más pesado) para cumplir con las regulaciones, porque estos procesos requerirían operar el tambor de vaporización instantánea y la desmetanizadora a una presión aún más baja que aumentaría significativamente los costos de compresión. Un ejemplo de proceso y configuración de regasificación se describe en la patente estadounidense No. 6,564,579 de Me Cartney. Además de la remoción de componentes C2+ para cumplir con los valores caloríficos del gas de venta, existen oportunidades de ingresos para producir C2 y C3 para ventas dado que el valor de estos componentes del GNL es generalmente más alto que el del gas natural, especialmente cuando el etano puede usarse como carga petroquímica, y el propano y componentes más pesados pueden venderse como combustible de transportación. Desafortunadamente, los mercados de consumo de estos productos líquidos están típicamente a una distancia significativa de las terminales de regasificación de GNL, y tendrían que instalarse sistemas de transportación de tuberías dedicadas. Además, -el mercado para C2 ó C3 frecuentemente está sujeto a fluctuación estacional. Por lo tanto, existe una necesidad por proporcionar una flexibilidad que permita que una instalación opere ya sea con recuperación de etano o rechazo de etano (solo recuperación de propano) , o que permita variar el nivel de recuperación de etano. Desafortunadamente, la mayoría de las plantas de LCN fallan en conseguir estos métodos de operación, perdiendo por consiguiente los beneficios de ingresos potenciales de la operación de recuperación de etano al rechazo de etano o viceversa. Consecuentemente, mientras que en la técnica se conocen numerosos procesos y reconfiguraciones para regasificación de GNL, todos o casi todos ellos adolecen de una o más desventajas. Más notoriamente, muchos de los procesos actualmente conocidos son energéticamente ineficientes, e inflexibles en cumplir con los requerimientos de valores caloríficos y de composición. Por lo tanto, existe aún una necesidad para proporcionar configuraciones y métodos mejorados para el procesamiento de gas en la regasificación de GNL BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a configuraciones y métodos de procesamiento de GNL en el cual la presión de una porción del GNL se establece a una presión de procesamiento a la cual tiene el lugar el procesamiento del GNL para generar así un GNL procesado (típicamente pobre) . El GNL procesado formado de esta manera puede entonces presurizarse más a una presión de suministro y combinarse con una segunda porción de GNL (típicamente sin procesar) a una presión de suministro para generar GNL con una composición química y valor calorífico predeterminados. Preferentemente, el procesamiento de CNL se efectúa en una desmetanizadora con reflujo que permite una remoción y/o recuperación de al menos 99% de propano y más de 70% de etano del GNL. En un aspecto del tema inventivo, una planta de procesamiento incluye una fuente de GNL que proporciona una primera porción de GNL y una segunda porción de GNL. Una unidad de procesamiento está acoplada de manera fluida a la fuente de GNL y recibe la primera porción, en donde la unidad remueve componentes más pesados en la primera porción para producir así un GNL pobre. Después una unidad de combinación combina el GNL pobre y la segunda porción del GNL para formar un GNL procesado . Preferentemente, las plantas de procesamiento de GNL contempladas comprenden una bomba que bombea al menos la primera o la segunda porción a una presión de alimentación e incluye además una desmetanizadora que recibe al menos parte de la segunda porción a una presión menor que la presión de alimentación. Con mayor preferencia, la desmetanizadora produce un producto del domo, en donde un intercambiador de calor enfría al menos parte del vapor del domo de la desmetanizadora para producir así una corriente de reflujo para la desmetanizadora, y/o en donde un intercambiador de calor condensa al menos parte del vapor del domo del tambor de reflujo de la desmetanizadora para producir así el GNL pobre. En aún aspectos preferidos adicionales, las plantas de procesamiento de GNL contempladas se configuran para combinar la primera porción y el GNL pobre para formar de esta manera el GNL procesado, y el GNL procesado es bombeado entonces y vaporizado a presión de tuberías en una forma conocida en la técnica. Además, las plantas contempladas pueden incluir también un circuito de control que está configurado para controlas una relación de flujo de masa entre la primera y la segunda porción. Al emplear tales circuitos de control, deberá apreciarse que el valor calorífico del GNL procesado y sin procesar combinado puede mantenerse a un nivel predeterminado mientras que el GNL que entra a la planta puede tener composiciones químicas variables y/o valores caloríficos. Cuando se desee, la planta puede incluir además un turbogenerador que es impulsado por expansión de una porción calentada y presurizada de la primera porción de GNL para producir con ello energía. En otro aspecto del tema inventivo, la planta de procesamiento de GNL tiene un intercambiador de calor que está configurado de tal manera que al menos arte de un contenido de refrigeración de GNL que pasa a través de intercambiador proporciona refrigeración a una corriente de reflujo de la desmetanizadora y proporciona además frío de condensación para un producto del domo del tambor de reflujo de la desmetanizadora, y en donde la corriente de reflujo y el producto del domo del tambor de reflujo de la desmetanizadora se producen del GNL que pasa a través del intercambiador. Las plantas particularmente preferidas incluyen también una desmetanizadora que está acoplada al intercambiador de tal manera que al menos parte del GNL que pasa a través del intercambiador se alimenta a la desmetanizadora para formar así al menos la corriente de reflujo de la desmetanizadora o el producto condensado del domo del tambor de reflujo de la desmetanizadora. Más típicamente, el GNL que pasa a través del intercambiador tiene una presión de entre 14.4 kPa (300 psig) a 28.7 kPa (600 psig). Una bomba puede acoplarse al intercambiador que bombea el producto condensado del domo del tambor de reflujo de la desmetanizadora a una presión de suministro, y la unidad de combinación puede incluirse en la cual el producto condensado del domo del tambor de reflujo de la desmetanizadora a una presión de suministro se combina con GNL. Consecuentemente, los inventores contemplan un método de procesamiento de GNL en el cual en una etapa el GNL se provee y se bombea a una presión de alimentación. En una etapa adicional, el GNL es dividido a una presión de alimentación en una primera y segunda porción. En aún otra etapa, la presión se reduce en la primera porción a una presión de separación y los componentes más pesados son separados de la primera porción a la presión de separación para formar así un GNL pobre. En aún otra etapa, el GNL pobre es bombeado a una presión de suministro, y el GNL pobre y la segunda porción del GNL se combinan para formar un GNL procesado. Las presiones de alimentación preferidas está entre 33.5 kPa (700 psig) y 62.2 kPa (1300 psig), mientras que las presiones de separación están preferentemente entre aproximadamente 14.4 kPa (300 psig) y 31.1 kPa (650 psig), y las presiones de suministro está preferentemente entre aproximadamente 33.5 kPa (700 psig) y 62.2 kPa (1300 psig). La separación de componentes más pesados de la primera porción se realiza típicamente en una desmetanizadora que produce un producto del domo de la desmetanizadora, en donde con mayor preferencia al menos una porción del producto del domo de la desmetanizadora se condensa para formar así el GNL pobre, y opcionalmente otra porción del producto del domo de la desmetanizadora se enfría para formar una corriente de reflujo para la desmetanizadora. En plantas especialmente contempladas en donde es deseable la recuperación de etano o el rechazo de etano o niveles variables de recuperación de etano, los fondos de la desmetanizadora pueden procesarse adicionalmente en una columna
/ desetanizadora para producir un líquido C2 del domo, y un producto C3+ del fondo. En este caso, el reflujo del domo de la desetanizadora puede suministrarse por el contenido de refrigeración del GNL de entrada. El rechazo de etano o el nivel variable de recuperación de etano puede lograrse con eficiencia desviando al menos una porción del producto etano líquido del domo de la desetanizadora para mezclar con el GNL pobre. Tal configuración permite la flexibilidad de cambiar entre el modo de recuperación de etano al de rechazo de etano o viceversa, sin alterar las condiciones de procesamiento corriente arriba. Varios objetos, características, aspectos y ventajas de la presente invención serán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de modalidades preferidas de la invención, junto con las figuras anexas. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 es una vista esquemática de una primera planta de ejemplo de conformidad con el tema inventivo con remoción o recuperación de 9% de propano en el GNL de entrada. La figura 2 es una vista esquemática de una segunda planta de ejemplo de conformidad con el tema inventivo con remoción o recuperación de más de 70% de etano y 99% de propano en el GNL de entrada. La figura 3 es una vista esquemática de una tercera planta de ejemplo de conformidad con el tema inventivo con remoción o recuperación de 99% de propano en el GNL de entrada empleando un intercambiador de condensación de reflujo integral. La figura 4 es una vista esquemática de una cuarta planta de ejemplo de conformidad con el tema inventivo para una planta que recupera C2 y C3 a la vez que produce energía. La figura 5 es una vista esquemática de una quinta planta de ejemplo de conformidad con el tema inventivo para una planta que recupera C3 a la vez que produce energía. La figura 6 es una vista esquemática de una sexta planta de ejemplo de conformidad con el tema inventivo con remoción o recuperación del 99% de propano y 2% a 70% de recuperaciones de ' etano del GNL de entrada, mostrando el método de cambio entre la recuperación de etano a rechazo de etano o a niveles variables de recuperación de etano. La figura 7 es una vista esquemática de una séptima planta de ejemplo de conformidad con el tema inventivo para suministro de propano o etano empleando una tubería de LGN por lotes . La figura 8 es una gráfica que ilustra valores caloríficos del GNL de varias plantas de exportación de GNL en los mercados del Atlántico, Pacífico y Medio Oriente. La figura 9 es una gráfica que ilustra una composición química de GNL para el GNL de la figura 8. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Los inventores descubrieron que el GNL puede procesarse e una forma que aprovecha el contenido de refrigeración
/ relativamente grande en el GNL. Más específicamente, los inventores han descubierto que puede bombearse una corriente de GNL a una presión deseada y usarse después para proporcionar reflujo de enfriamiento en una desmetanizadora y trabajo de condensación del vapor del tambor de reflujo de la desmetanizadora para producir de esta manera un -GNL pobre que puede combinarse con GNL sin procesar. Opcionalmente, el contenido de refrigeración del GNL también puede proporcionar enfriamiento de reflujo en una desetanizadora. Con mayor preferencia, la corriente de GNL es procesada en una desmetanizadora (y opcionalmente en una desetanizadora) para formar así las corrientes que son enfriadas por el GNL bombeado. Tales configuraciones permiten con ventaja remover o recuperar al menos 99% de propano y más de 70% de etano del GNL. En donde se desea el rechazo de etano o niveles variables de recuperación de etano, los fondos de la desmetanizadora puede procesarse adicionalmente en una columna desetanizadora para producir un líquido C2 del domo, y un producto C3+ de fondos en donde el rechazo de etano o la recuperación variable de etano puede alcanzarse eficientemente desviando el menos una porción del producto etano líquido del domo de la desetanizadora para mezclar con el GNL pobre. En un aspecto preferido del tema inventivo tal como se ilustra en la figura 1, el GNL se bombea y se divide en dos porciones (corriente 2 y 3) según sea necesario para control del valor calorífico. La primera porción intercambia calor con el producto del domo de la desmetanizadora produciendo un reflujo frío y un producto del domo de la desmetanizadora condensado (GNL pobre) , mientras que la segunda porción «SNL rico) se desvía de la porción de control del valor calorífico. Las corrientes de GNL rico y CNL pobre pueden combinarse entonces para producir un producto de GNL con la composición química y el valor calorífico deseados. Más específicamente, y con referencia adicional a la figura 1, la velocidad de flujo del GNL a la planta equivale a 14,158 m3 estándar/día (500 MMscfd) de gas natural con una composición de gas típica mostrada en la Tabla 1 líneas más abajo. La corriente de GNL 1 del almacenamiento o el recondensador de vapor (u otra fuente adecuada) está a una presión absoluta de aproximadamente 0.72 a 3.83 kPa (15 a 80 psia) y típicamente a una temperatura de aproximadamente -162.2°C (-260°F) a -151.1°C (-240°F) . La corriente 1 es bombeada por medio de la bomba de GNL 51 a una presión adecuada, típicamente de aproximadamente 33.5 kPa (700 psig) a aproximadamente 62.2 (1300 psig), y más típicamente de aproximadamente 47.9 kPa (1000 psig) para formar una corriente de GNL presurizada, la cual es dividida en la corriente 2 y la corriente 3 según sea necesario para control del valor calorífico. Un flujo mayor de la corriente 3 pasará más alimentación de GNL a la unidad de control de valor calorífico, reduciendo por lo tanto el valor calorífico del gas de tubería 16. En donde son deseables altas recuperaciones de propano (por ejemplo, debido a las demandas del mercado) , la mayor parte de la corriente de GNL 1 se procesará en la unidad de control de valor calorífico. Por lo tanto, deberá reconocerse que al variar la relación de flujo entre las corrientes 2 y 3, la cantidad de los componentes C2+ en el gas de tubería puede controlarse para cumplir con los requerimientos de mercados específicos. La corriente 3 reduce su presión en la válvula 53 para formar la corriente 5 en aproximadamente 21.5 a 23.9 kPa (450 a 500 psig) la cual es calentada y vaporizada parcialmente en el intercambiador 54 por medio de intercambio de calor con la corriente del domo de la desmetanizadora 8 y la corriente de vapor del separador de reflujo 10. La corriente de salida del intercambiador de calor 5 está aproximadamente a 84.4°C (- 120°F) a 95.5°C (-140°F) y es calentada adicionalmente en el precalentador 55 usando un medio de transferencia de calor (por ejemplo, glicol (corriente 91) ) formando la corriente 6 a aproximadamente 84.4°C (-120°F) a -81.7°C (-115°F) . La corriente de dos fases 6 se alimenta entonces a la sección superior de la desmetanizadora 56. La desmetanizadora produce un vapor natural pobre del domo 8, el cual tiene bajo contenido (o incluso agotado en) propáno y componentes más pesados y al menos parcialmente agotado en etano. La desmetanizadora 56 opera preferentemente a 21.5 kPa (450 psig) a 23.9 kPa (500 psig). Deberá notarse especialmente que el rehervidor lateral 57 puede usarse para ayudar a depurar los componentes ligeros en la corriente 17 -extraída de la sección inferior del la desmetanizadora, con calor suministrado de la corriente de glicol 92. La composición del fondo de la desmetanizadora es controlada por medio de la temperatura de la corriente 7, aproximadamente de 37.8°C (100°F) (recuperación de etano) a 93.3°C (200°F) (solo recuperación de propano), empleando un rehervidor de fondos 58. Por lo tanto, deberá apreciarse especialmente que en la mayoría de los aspectos de ' las configuraciones contempladas el punto de ajuste de la temperatura del fondo de la desmetanizadora controlará los niveles de recuperación y proporcionará el control del valor calorífico del GNL de entrada. El producto del fondo 7 puede reducir entonces su presión empleando la válvula 63 y sacarse como la corriente de GLP 20. El domo de la desmetanizadora 8, la cual está típicamente a una presión de aproximadamente 21.5 kPa (450 psig) a 23.9 kPa (500 psig) y a una temperatura de aproximadamente -67.8°C (-90°F) a -84.4°C (-120°F) es enfriada y condensada parcialmente en el intercambiador 54 a una temperatura de aproximadamente -78.9°C (-110°F) a -95.5°C (-140°F) . La corriente de dos fases 9 generada de esta manera es separada entonces en el separador 59 en una corriente líquida 11 y una corriente de vapor pobre 10. La corriente líquida 11, que contiene componentes de propano y/o etano residuales, es bombeada por medio de la bomba de reflujo 60 y regresada a la parte superior de la desmetanizadora como una corriente de reflujo fría 12. La corriente de vapor del separador 10 es regresada al intercambiador 54 y enfriada y condensada adicionalmente formando la corriente 13. Deberá reconocerse especialmente que el intercambiador del domo 54 provee dos funciones, proporcionar reflujo a la desmetanizadora que es esencial para alcanzar una recuperación elevada de propano y etano, y condensar el vapor del separador a un líquido que permita que el líquido sea bombeado por lo tanto reduciendo substancialmente los costos de capital y de operación. La corriente de líquido pobre 13, típicamente a una temperatura de aproximadamente -90.0°C (-130°F) a -95.5 (-140°F) se bombea por medio de la bomba 61 a aproximadamente 4.79 kPa (100 psig) según sea necesario para transportación o combinación con la corriente de GNL rico 2. La corriente de CNL pobre presurizada 14 se mezcla con la corriente 2 del CNL rico y se calienta adicionalmente en el vaporizador 62 aproximadamente a 10°C (50°F) , u otra temperatura necesaria para cumplir con los requerimientos de tuberías. Deberá notarse que las fuentes de calor adecuadas para el vaporizador de GNL incluyen todas las fuentes de calor conocidas (fuentes de calentamiento directo tales como calentadores a fuego directo, intercambiadores de agua de mar, etc., o fuentes de calor indirectas tales como sistemas de transferencia de calor de glicol) . Las válvulas 52 y 53 se regulan preferentemente mediante un sistema de control (no se muestra) que ajusta el flujo de masa entre las corrientes 2 y 3 a una relación predeterminada (más típicamente para lograr una composición química deseada y/o valor calorífico) . Alternativamente, la integración de calor contemplada y configuraciones de proceso también pueden usarse para la recuperación de etano como se ilustra en la configuración de planta de ejemplo de la figura 2. Aquí, la recuperación de etano puede variarse de 5% hasta 80% como se necesite para el control del valor calorífico de la corriente de GNL rico 1. Con respecto a los números que tienen los componentes de la figura 2, deberá notarse que los mismos componentes de las figuras 1 y 2 tienen los mismos números en la figura 2. En general, la parte principal de la configuración de conformidad con la figura 2 es similar a la mostrada en la figura 1. Sin embargo, una segunda columna 64 (la desetanizadora) se agrega de tal forma que la desetanizadora recibe la corriente líquida 7 de la desmetanizadora 56. La corriente 7 reduce su presión usando la válvula 63 a una presión de aproximadamente 9.6 kPa (200 psig) a 16.7 kPa (350 psig) para formar la corriente 19 que se alimenta a la sección media de la desetanizadora 64. Deberá apreciarse que la presión de operación de la desetanizadora puede variarse según sea necesario para cumplir con los requerimientos de presión del producto etano. La corriente del domo de la desetanizadora 21 se condensa con ventaja al menos parcialmente en el intercambiador usando el contenido de refrigeración de la corriente de GNL pobre 14. La corriente de dos fases 22 de aproximadamente -17.8°C (0°F) a -1.1°C (30°F) se separa en el separador 66 en la corriente líquida 23 y la corriente de producto de vapor de etano 25. Una porción de la corriente de líquido se bombea por medio de la bomba de reflujo 67 y regresa al domo de la desetanizadora como la corriente de reflujo 24. Opcionalmente, en donde se desee el producto etano líquido, se puede producir una porción del líquido como la corriente 26. El vapor de etano puede usarse como una fuente de combustible en el vaporizador de GNL de combustión sumergida, usado para proveer de combustible a la planta de energía, y/o para producción petroquímica. La desetanizadora produce una corriente de producto de fondos de la desetanizadora 20 con calor suministrado por el rehervidor 68 (por ejemplo, usando un sistema de transferencia de calor de glicol como fuente de calentamiento) . La corriente de GNL pobre enfriada 15 puede combinarse entonces con el GNL rico y vaporizado en el calentador 62 para formar el gas de tubería 16 que tiene una composición química y/o valor calorífico deseados. Alternativamente, el intercambiador de calor de reflujo del domo en la desmetanizadora puede integrarse en la columna como se muestra en la configuración de planta de ejemplo de la figura 3. Aquí, el GNL rico bombeado se usa en un condensador de reflujo del domo 69 integrado a la columna, produciendo una corriente de reflujo interna 10 que fluye libremente a la sección inferior la columna. La corriente de CNL calentada 6 del intercambiador 69 se envía a la sección superior de la desmetanizadora, debajo del intercambiador de reflujo 69. De nuevo, con respecto a los números que tienen los componentes de la figura 3, deberá notarse que los mismos componentes de las figuras 1 y 3 tienen los mismos números en la figura 3. Por lo tanto, deberá reconocerse que las numerosas ventajas se pueden lograr usando configuraciones de conformidad con el tema inventivo. Entre otras cosas, deberá apreciarse que las configuraciones contempladas (en virtud de la modificación de la relación de la corriente de entrada de GNL y de la temperatura en la sección de control del valor calorífico) permiten el procesamiento de GNL con composiciones variables y contenido de calor produciendo a la vez gas natural "dentro de especificaciones" y/o combustible de GNL de transportación para el mercado de América del Norte u otros mercados sensibles a las emisiones. Además, las configuraciones contempladas producirán etano de alta pureza como producto comercial o como fuente de energía para la planta de energía de ciclo combinado.
En aún un aspecto adicional contemplado, puede generarse energía usando GNL. Con mayor preferencia, una fuente de calor calienta la porción líquida del GNL (típicamente después del paso del GNL a través del intercambiador) , en donde el GNL puede bombearse adicionalmente a una presión mayor antes del calentamiento. El GNL bombeado y calentado se expande entonces para producir trabajo en un ciclo abierto (típicamente sin la recirculación típica del GNL en configuraciones conocidas) antes de entrar a la desmetanizadora. En plantas especialmente preferidas, la planta de procesamiento de CNL tiene una desmetanizadora y una desetanizadora, en donde la desmetanizadora remueve los componentes C2+ del GNL usando el vapor expandido del expansor como un medio de depuración, y en donde los trabajos de reflujo del condensador del domo de la desmetanizadora y de la desetanizadora los proporciona el contenido de refrigeración en el GNL en una forma substancialmente similar como se describió líneas arriba en las figuras 1-3. Preferentemente, el ciclo de expansión abierto de GNL suministra al menos una parte de la demanda de energía para la planta de regasificación de GNL. Sin embargo, en aspectos alternativos, la energía generada de esta manera puede emplearse en otras partes de la planta, o venderse a precio reducido . Por lo tanto, deberá apreciarse que las plantas contempladas pueden comprender un bomba y una fuente de calor que caliente una primera porción de un gas natural licuado, y un expansor en el cual el gas natural licuado bombeado y calentado se expande para producir trabajo. Incluso de prefiere además que al menos una parte del gas expandido se alimente a una desmetanizadora como un gas de depuración para producir gas pobre (al menos agotado parcialmente de etano) y un producto de fondos desmetanizado, en donde el gas pobre puede recondensarse usando al menos parte del contenido de refrigeración del GNL. El producto del fondo de la desmetanizadora puede alimentarse entonces a una desetanizadora que produce un producto etano y un producto de gas licuado del petróleo. Adicionalmente o alternativamente, al menos una parte de trabajo del condensador de reflujo de la desmetanizadora y de la desetanizadora lo provee el contenido de refrigeración de una porción del gas natural licuado antes de que la fuente de calentamiento caliente la porción líquida del gas natural licuado, y/o que una segunda porción del gas natural licuado (porción de vapor) se separe en una desmetanizadora como un gas pobre y un producto de fondos desmetanizado. Con respecto a la energía que producen las configuraciones de las figuras 4 y 5, deberá apreciarse que las mismas consideraciones aplican para componentes y condiciones de operación correspondientes como se describió líneas arriba para las plantas de conformidad con las figuras 1-3. Aquí, la figura 4 ilustra a manera de ejemplo una configuración en la cual se genera energía y en la cual se recuperan los componentes C2 y C3, mientras que la figura 5 ilustra a manera de ejemplo una configuración en la cual se genera energía y en la cual se recuperan los componentes C3. En estas configuraciones, después de que se bombea el GNL con la bomba 51 y se calienta en el intercambiador 54 para obtener una corriente de dos fases, el GNL es separado en un separador 151. La corriente de vapor del separador 101 se alimenta a la sección superior de la desmetanizadora 56, y la corriente de líquido del separador 102 se bombea por medio de la bomba elevadora de GNL 152 hasta aproximadamente 119.7 kPa (2500 psig) a 167.6 kPa (3500 psig) formando la corriente 103. El líquido presurizado se calienta por medo de una fuente de calor externa en el intercambiador 153 empleando un medio de calentamiento 99 formando la corriente 104 a aproximadamente 204.4°C (400°F) a 260.0°C (500°F). Pueden aplicarse varias fuentes de calor, incluyendo fuentes de calor de desecho, calor de desecho de procesos, y calor del ambiente y/o un calentador a fuego directo, y la elección depende de la disponibilidad y economía. La corriente 104 se expande entonces en un expansor 154 para formar la corriente 105 a una presión de aproximadamente 19.1 kPa (400 psig) a 23.9 kPa (500 psig), generando aproximadamente 15,000 HP que puede usarse para proveer el requerimiento de energía en el proceso de regasificación incluyendo la bomba 152 exportándose el exceso de energía para ventas . La corriente de salida del expansor 105 a aproximadamente 93.3°C (200°F) a aproximadamente 158.9 (300°F) se alimenta a la desmetanizadora 56 que opera a 19.1 kPa (400 psig) a 23.9 kPa (500 psig) . Deberá notarse especialmente que la corriente 105 suministra al menos una porción, sino todo el calor del rehervidor requerido por la desmetanizadora. El trabajo de reflujo para la desmetanizadora 56 es proporcionado por la corriente de entrada de GNL 4 , en el intercambiador 54. Deberá notarse especialmente que tales configuraciones de reflujo/depuración son autónomas y típicamente no requieren ningún consumo adicional de calor. Si se requiere, puede emplearse un rehervidor lateral 57 ó rehervidor de fondos 58 para complementar el requerimiento calorífico. La salida del domo de la desmetanizadora 8 se recondensa en el intercambiador 54, se separa en el separador 59 con el líquido bombeado por la bomba 60 para formar la corriente 12, y con el GNL pobre 14 (por medio de 10 y 13) calentándose adicionalmente en el intercambiador 65 y 62. Deberá reconocerse que la presión más alta de entrada del expansor puede usarse para aumentar la salida y eficiencia de energía. Sin embargo, esto es un intercambio económico entre mayores ingresos por energía y mayores costos de eguipo. En la mayoría de los casos, la mayor presión del expansor solo es deseable cuando la energía eléctrica puede venderse a un precio reducido. En aspectos del tema inventivo contemplados
/ adicionalmente, deberá reconocerse también que una planta de GNL puede operarse también en un modo de recuperación de etano o de rechazo de etano (recuperación de propano) como se ilustra en la configuración de planta de ejemplo de la figura 6. Aquí, la recuperación de etano puede variar de aproximadamente 2% a aproximadamente 80% según sea necesario para cumplir con la demanda del mercado de etano. El término "aproximadamente" en donde se utilice en la presente junto con un número se refi-ere a un rango de +/- 10% de ese número. La configuración de tal proceso es similar a la de la figura 2 con algunas variaciones. Por lo tanto, y con respecto a las configuraciones de las figuras 6 y 7, deberá notarse que las mismas consideraciones aplican para componentes correspondientes y condiciones de operación como se describió líneas arriba para plantas de conformidad con la figura 2. En plantas de conformidad con la figura 6, el sistema de calentamiento de GNL está configurado en una o más etapas de calentamiento y separación antes de la desmetanizadora 56. La corriente de GNL 5 del intercambiador 54 se calienta usando el rabajo de reflujo de la desetanizadora en el intercambiador 65, y se calienta adicionalmente en el intercambiador 55 usando una fuente de calor externa 91 formando la corriente 6. La corriente de dos fases 6 se separa entonces en el separador 87 produciendo la corriente de vapor de vaporización 73 que es dirigido a la sección superior de la desmetanizadora 56 (a través de la válvula 86) , y la corriente líquida 71 que se alimenta a la sección media de la desmetanizadora como la corriente 72 después de que la corriente líquida es calentada por medio de una fuente de calor externa 99 en el intercambiador 88. Generalmente, la operación y las condiciones para la desmetanizadora y la desetanizadora son similares a las de la planta de la figura 2 excepto que la corriente líquida de C2 26 del domo de la desetanizadora se bombea 89 a aproximadamente 62.2 kPa (1300 psig) o a la presión de la tuberías para ventas . La cantidad de producción de etano puede variar desviando al menos una porción de la corriente líquida de etano de exceso 75 por medio de la válvula 90 para mezclar con la corriente de GNL pobre 14 (y/o la corriente de GNL rico 2, y/o la mezcla de las corrientes 2 y 14) formando la corriente 77, antes de calentarse en el vaporizador de GNL convencional 62. Alternativamente, este método de mezclado del etano puede usarse para producir gas natural cuando se desea un valor calorífico mayor para las ventas de gas de tubería para venta incrementando la corriente de flujo del etano 75. Por lo tanto, al variar el flujo de C2 empleando la válvula de desvío 90, el valor calorífico del gas natural puede controlarse y la cantidad de producción de etano puede variarse para cumplir con los requerimier. os de la instalación, independientemente de los valores calorí ricos del GNL de importación. Similarmo.,_e, las plantas de recuperación de LGN contempladas pueden operar también para producir producto líquido de propano y etano que puede bombearse y transportarse a lugares alejados a través de una tubería por lotes como se muestra en la configuración de planta de ejemplo de la figura 7, similar a la figura 6 con algunas variaciones. Por lo tanto, y con respecto a las configuraciones de la figura 7, deberá notarse que las mismas consideraciones aplican para componentes y condiciones de operación correspondientes como se describió líneas arriba de conformidad con la figura 6. Aquí, una tubería simple se utiliza para transportar ya sea C2 ó C3+, en un modo alternativo a varios sistemas de tubería o sitios industriales e incluye además almacenamiento de líquido, bombeo y tubería por lotes. Más típicamente, se proporcionan uno o más días de capacidades de almacenamiento de producto líquido para asegurar una operación estable en el tanque de almacenamiento de producto C3+ 100 y en el tanque de almacenamiento de producto C2 101. Las bombas de producto líquido de alta presión 89 y 102 se usan respectivamente para bombear el producto C2 ó C3+ a la tubería de LGN 104 operando típicamente a 62.2 kPa (1300 psig) o a presiones mayores. Al usar una tubería simple en el suministro del producto C2 y C3+ en un modo por lotes se elimina la necesidad por dos tuberías de C2 y C3+ dedicadas, reduciendo significativamente los costos de tubería asociados . Por lo tanto, deberá apreciarse que pueden lograrse numerosas ventajas empleando configuraciones de conformidad con el tema inventivo. Por ejemplo, las configuraciones contempladas proveen un ciclo de generación de energía de GNL altamente eficiente que puede acoplarse con una unidad de control que utiliza fraccionamiento y recondensación. Visto desde otra perspectiva, deberá apreciarse que las configuraciones contempladas en la presente permiten que las plantas de regasificación de GNL sean menos dependientes del suministro de energía externo, haciendo a tales configuraciones aun más económica y flexible mientras que al mismo tiempo proporciona la capacidad de procesar GNL con composiciones variables y contenidos de calor para cumplir con las especificación de tubería. Las configuraciones preferidas son adecuadas como una unidad de agregación para una nueva instalación o como instalación modificada para el control del valor calorífico del GNL de entrada, produciendo un GNL pobre, GLP y etano. Al controlar la porción de alimentación de GNL y los niveles de remoción de propano y etano, se puede mantener el valor calorífico deseado o el flujo de producto líquido. Se consideran adecuados cualquier tipo de fuentes de calor para regasificación, sin embargo las fuentes de calor particularmente preferidas incluyen calor de desecho de una planta de energía. Por lo tanto, deberá reconocerse que en algunas de las plantas preferidas, una desmetanizadora y una desetanizadora operan en una forma en la cual la desmetanizadora remueva componentes C2+ del GNL usando calor de un rehervidor y/o rehervidor lateral, y en donde al menos una porción del trabajo de condensación de reflujo de la desmetanizadora es proporcionado por el contenido de refrigeración del GNL rico. Además, el frío para el condensador del domo de la desetanizadora puede proporcionarse por medio de la refrigeración del GNL pobre después de que el GNL es bombeado a la presión de tubería. Por lo tanto, en un aspecto del tema inventivo, al menos una porción del domo de la desmetanizadora se enfría, se condesa parcialmente y se separa, y el líquido separado es regresado a la desmetanizadora como reflujo con el gas pobre del separador (parcialmente o completamente agotado en etano) , se enfría adicionalmente y se condensa por medio del GNL de entrada formando una fase líquida. La fase líquida es bombeada además a la presión de tubería, proporcionando el requerimiento de refrigeración de la desetanizadora, y se calienta después e vaporizadores convencionales. El producto de fondo de la desmetanizadora puede alimentarse a una desetanizadora que produce producto de etano vapor y/o etano líquido y un producto de gas licuado del petróleo, en donde al menos en algunas configuraciones el producto de etano se emplea como combustibles en los vaporizadores o se usa como gas combustible en una planta de energía o se vende como una carga química. En aspectos preferidos adicionales de las plantas contempladas, al menos una porción del trabajo del condensador de reflujo de la desetanizadora puede proporcionarse mediante el contenido de refrigeración de una porción del gas natural licuado después de que el vapor del separador de reflujo de la desmetanizadora se condensa y se bombea a la presión de tubería . Alternativamente, o adicionalmente, las plantas contempladas pueden incluir una desetanizadora, en donde el GNL de entrada (gas rico) o el GNL de salida (gas pobre) provee el trabajo del condensador de reflujo para la desetanizadora antes de que el GNL se caliente para la especificación de tubería. En al menos algunas de tales plantas, la demetanizadora puede producir un producto de fondos que se alimenta a la desetanizadora, en donde la desetanizadora produce un producto de gas licuado del petróleo (C3+) y un etano producto, el cual puede venderse para carga petroquímica o quemado como combustible de turbinas en una planta de energía cíclica combinada. En donde sea apropiado (por ejemplo, para reducir preocupaciones de seguridad) , se provee el calentamiento de la primera porción por medio de un fluido de transferencia de calor (por ejemplo, una mezcla de glicol y agua) que transfiere calor de fuentes de calor, tales como un calentador a fuego directo de combustible, aire del ambiente, sistema de circulación de agua, el aire de combustión de una turbina de gas, descarga de turbina de vapor, unidad de recuperación de calor, y/o la corriente de gas de combustión. Visto desde una perspectiva diferente, las plantas contempladas recibirá una alimentación de gas natural líquido que se divide en una primera porción y una segunda porción, en donde la primera porción entra a la sección de control del valor calorífico, y en donde la segunda porción se alimenta al vaporizador (más preferentemente después de combinar con el GNL pobre) . En plantas adicionales especialmente contempladas, la recuperación de etano, rechazo de etano, o niveles variables de producción de etano se cumplen desviando al menos una porción • del producto etano líquido del domo de la desetanizadora para mezclar con el GNL pobre antes de calentarse en los vaporizadores convencionales. Tal configuración permite la flexibilidad de cambiar entre el modo de recuperación de etano al de rechazo de etano, o viceversa, que puede ser necesario para cumplir con la especificación del valor calorífico del gas para ventas o para ajustar cambios en la demanda del mercado de etano, manteniendo a la vez substancialmente las mismas condiciones del proceso en la desmetanizadora y la desetanizadora para todas las operaciones. La planta de LGN contempladas también pueden operarse para producir los productos propano y etano que pueden transportarse a sistemas de tubería alejados o sitios industriales vía una sola tubería por lotes que opera modos alternativos. El uso de la tubería
/ por lotes ha eliminado para dos tuberías dedicadas para productos C2 y C3+, reduciendo significativamente el costo de la tubería. EJ?MPLOS Cálculo de Ejemplo de Componentes en Corrientes Seleccionadas
En una configuración de ejemplo substancialmente idéntica con la configuración de la planta como se muestra en la figura 1 , se calculó la fracción molar de varios componentes de corrientes seleccionadas, y los resultados se listan en la Tabla 1 siguiente. El GLP es la fracción del fondo C3+ de la corriente desmetanizadora 20, y el gas de tubería se ilustra en la corriente 16.
TABLA 1
1C
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Por lo tanto, se han descrito las modalidades específicas y las aplicaciones de las configuraciones de regasificación GNL y de los métodos . Aquellos con experiencia en la técnica deberá apreciarse, sin embargo, que son posibles muchas modificaciones además de las ya descritas sin alejarse de los presentes 5 ' conceptos inventivos. Por lo tanto, el tema inventivo, no se restringirá excepto en el espíritu de las reivindicaciones anexas. Además, en la interpretación tanto de la especificación como de las reivindicaciones, todos los términos deberán interpretarse en la manera más amplia posible consistente con el contexto. En particular, los términos "comprende" y "comprendiendo" deberán interpretarse como refiriéndose a elementos, componentes, o etapas en una forma no exclusiva, indicando que los elementos, componentes, o etapas referenciados pueden estar presentes, o utilizarse, o combinarse con otros elementos, componentes, o etapas, que no están expresamente referenciadas . Además, en donde una definición o el uso de un término en una referencia, que se incorpore como referencia en la presente sea consistente o contraria a la definición de ese término proporcionado en la presente, la definición de ese término proporcionada aquí aplica y la definición de ese término en la referencia no aplica. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.