ES2264059T3 - Procedimiento para la licuefaccion de nitrogeno mediante la recuperacion del frio derivado de la gasificacion de metano liquido. - Google Patents

Procedimiento para la licuefaccion de nitrogeno mediante la recuperacion del frio derivado de la gasificacion de metano liquido.

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Abstract

Procedimiento para la licuefacción de un fluido criogénico mediante la recuperación del frío derivado de la gasificación de metano líquido, que comprende las etapas de refrigeración (4) con el metano líquido (1) de un primer fluido criogénico (5), preferentemente nitrógeno, y la posterior utilización de dicho primer fluido criogénico como fluido refrigerante en una primera unidad compresora (22-23- 24-25-26), tanto para los refrigeradores intermedios (28, 29, 30, 31) como para los refrigeradores de admisión y suministro final (27, 32) de dicha primera unidad compresora, comprimiéndose el fluido criogénico (3) mediante la primera unidad compresora (22-23-24-25-26) y licuándose en un intercambiador de calor (19), caracterizado porque el intercambiador de calor se refrigera mediante otro fluido criogénico separado que circula en un circuito cerrado, comprimiéndose continuamente dicho otro fluido criogénico separado mediante una segunda unidad compresora (14-15-16), expandiéndose a través de una turbina criogénica (17) para alcanzar una temperatura de refrigeración inferior a la temperatura de licuefacción del fluido criogénico, y alimentándose a continuación a dicho intercambiador de calor (19), y porque el primer fluido criogénico se utiliza además como fluido refrigerante en dicha segunda unidad compresora (14, 15, 16), tanto para los segundos refrigeradores intermedios (12, 13) como para el segundo refrigerador de suministro final (11) de dicha segunda unidad compresora.

Description

Procedimiento para la licuefacción de nitrógeno mediante la recuperación del frío derivado de la gasificación de metano líquido.
La presente invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para la licuefacción de un fluido criogénico, que comprenden las características según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 4. Se conocen un procedimiento de este tipo y un dispositivo correspondiente a partir de los documentos JP 02 171 580 A y EP 1 055 894 A.
Dado que el metano se extrae en diversas regiones del mundo, no siempre resulta posible utilizar los habituales gasoductos de metano para el transporte, debiéndose utilizar buques cisterna de metano especializados para este propósito.
Para poder transportar la máxima cantidad de metano, estos buques cisterna están diseñados para transportar el gas en forma líquida con el fin de reducir su volumen. Sin embargo, para mantenerlo en estado líquido, el metano debe mantenerse a temperatura criogénica, cuyo valor depende de la presión de almacenaje (por ejemplo, -154ºC a 2 bar absolu-
tos).
En los buques cisterna de metano, el metano está contenido en depósitos adecuados con un elevado aislamiento térmico (utilizando el principio del frasco de Dewar).
Al llegar a tierra, este metano debe transportarse o utilizarse en forma gaseosa y, en consecuencia, debe vaporizarse y calentarse. Expresando este concepto en otras palabras, puede decirse que, para vaporizarse y calentarse, el gas debe transferir su "frío" a otro fluido que, a su vez, se refrigera durante dicha transferencia de calor.
A este respecto, se conoce el hecho de que refrigerar un gas hasta una temperatura inferior a la temperatura del entorno en el que se encuentra requiere un consumo considerable de energía ligado a la aplicación de los ciclos de refrigeración termodinámicos habituales.
Sustancialmente, este consumo de energía viene impuesto por la necesidad de comprimir el gas que debe licuarse, de tal modo que el mismo se caliente, y, a continuación, extraer del mismo el calor asociado con el aumento de temperatura derivado de dicha compresión más eficientemente, dado que se lleva a cabo a una temperatura más elevada. La posterior expansión del gas comprimido y refrigerado en una turbina reduce aún más la temperatura hasta valores criogénicos, resultando la licuefacción del gas.
En base a esto, se observa que el metano líquido transportado mediante buques cisterna de metano contiene una "energía negativa" o frío cuya recuperación sería extremadamente ventajosa.
A este respecto, uno de los métodos habituales de calentar metano líquido consiste en hacer circular el metano líquido a través de un intercambiador de calor a través del cual circula agua a contracorriente, a efectos de calentar dicho metano desde una temperatura de -150ºC hasta una temperatura de +15ºC.
Además de no proporcionar ninguna recuperación de energía, este método de gasificación afecta al ecosistema, dado que provoca una refrigeración artificial e intermitente del mar.
Esto se debe a que el agua utilizada para calentar el metano se extrae del mar, se refrigera y posteriormente se retorna al mar a una temperatura inferior a la temperatura a la que se extrajo.
Debido a la importancia cada vez mayor que tiene el transporte de metano, las investigaciones actuales se dirigen a la recuperación del frío que posee el metano líquido en ciclos de producción de aire líquido (máquina Linde, máquina Claude).
Estos ciclos consisten en la repetición de una compresión, una refrigeración y una expansión hasta que el aire se vuelve líquido, a una temperatura de -195ºC.
Más específicamente, la técnica conocida utiliza dicho frío principalmente durante la refrigeración mediante intercambiadores de calor adecuados.
Sin embargo, esta técnica conocida no proporciona una base técnica adecuada para la utilización del frío proporcionado por el metano líquido de tal modo que pueda reducirse el consumo de energía asociado a la refrigeración y licuefacción de los gases técnicos utilizados habitualmente en la industria (nitrógeno, oxígeno, argón).
Para ilustrar estos conceptos con ejemplos numéricos que muestren la realidad actual de la industria, puede indicarse que se requieren 13.000 kWh para licuar 25.000 metros cúbicos normales (a presión atmosférica y 0ºC) de nitrógeno.
Si se utiliza con las técnicas actuales el frío proporcionado por el metano líquido durante su gasificación o expansión a la temperatura ambiente, este consumo de energía se reduce a sólo 8.400 kWh, ahorrándose, por lo tanto, 4.600 kWh.
Evidentemente, este ahorro es considerable, pero podría utilizarse mejor si se desarrollara un método para utilizar dicho frío para licuar gases industriales de un modo más directo dentro del procedimiento de licuefacción.
Un objetivo de la presente invención consiste en definir un procedimiento para utilizar el frío derivado de la gasificación de metano líquido más ventajoso que los utilizados actualmente. Según la presente invención, este objetivo se consigue mediante las características de las reivindicaciones 1 y 4.
En la siguiente descripción de una forma de realización del procedimiento y el dispositivo según las reivindicaciones, se apreciará que se han alcanzado éste y otros objetivos de la invención, que se comprenderán mejor a continuación.
La invención se ilustra mediante un ejemplo no limitativo representado en el dibujo adjunto, que muestra un esquema general de una planta para la puesta en práctica del procedimiento.
En referencia a dicho dibujo, un conducto de entrada de metano líquido 1 llega a una bomba 2. La bomba 2 (indicativamente de tipo centrífugo) suministra el metano líquido a un intercambiador de calor 4 que extrae calor de un conducto 5 a través del cual circula nitrógeno a contracorriente.
Este nitrógeno se origina en otro intercambiador de calor 6, en el que un conducto de agua 7 ha elevado previamente su temperatura desde aproximadamente -98ºC hasta aproximadamente -34ºC.
Dicho nitrógeno se mantiene a una presión relativamente elevada con el fin de aumentar la diferencia de temperatura entre el metano y el nitrógeno para, siendo idénticas las demás condiciones, alcanzar una mayor absorción del frío proporcionado por el metano líquido.
El nitrógeno refrigerado de esta manera, por transferencia de calor con metano líquido, abandona el intercambiador de calor 4 a través de un conducto 8, que se divide en dos conductos 9 y 10 a efectos de permitir que el frío del nitrógeno se utilice para refrigerar el nitrógeno que circula por los circuitos específicos 18, 20 del dispositivo en el que se licua dicho
nitrógeno.
Más precisamente, el conducto 9 conduce el frío extraído del metano hacia los refrigeradores intermedios (intercambiadores de calor) 11, 12, 13, dispuestos respectivamente a la salida de tres etapas 16, 15, 14 de una unidad compresora convencional para el nitrógeno del circuito 18, que es de tipo cerrado.
A la salida del refrigerador intermedio 11, el nitrógeno del circuito cerrado 18, refrigerado de este modo, tiene una presión de aproximadamente 10 bar y una temperatura de aproximadamente -141ºC.
En este estado, se expande a través de una turbina criogénica 17 convencional, con lo que su temperatura desciende hasta -190ºC y su presión a 1,4 bar.
El nitrógeno, refrigerado de este modo en el circuito cerrado 18, pasa a través de un intercambiador de calor 19 para absorber calor procedente del nitrógeno comprimido en un circuito abierto 20.
Este circuito abierto 20 comprende un conducto de entrada 21 al que se suministra nitrógeno gaseoso a una presión de 1,15 bar absolutos y una temperatura de +15ºC. Este nitrógeno se somete a compresiones sucesivas mediante una unidad compresora compuesta de una primera etapa 22, una segunda etapa 23, una tercera etapa 24, una cuarta etapa 25 y una quinta etapa 26.
El nitrógeno del circuito abierto 20 se somete a la secuencia de refrigeración siguiente: refrigeración llevada a cabo por un intercambiador de calor de admisión 27, refrigeración llevada a cabo por una serie de intercambiadores de calor intermedios (28, 29, 30, 31), y otra refrigeración llevada a cabo por un intercambiador de calor final 32, corriente arriba de dicho intercambiador de calor 19, dispuesto en la parte final de dicho circuito abierto 20.
Dichos intercambiadores de calor 27, 28, 29, 30, 31, 32 extraen calor del nitrógeno del circuito abierto 20 transfiriéndole el frío presente en el nitrógeno que pasa a través del conducto 10, a su vez refrigerado por el frío extraído del metano líquido en el intercambiador de calor 4.
Tras recolectar calor a través de los respectivos intercambiadores de calor 11, 12, 13, 27, 28, 29, 30, 31, 32, el nitrógeno de los dos conductos 9 y 10 fluye hacia una conducción común 33, a través del cual se suministra el nitrógeno a un compresor 34 que lo hace circular a una presión de aproximadamente 70 bar a lo largo de los recorridos ya descritos y en las direcciones indicadas por las flechas.
Como resultado, el nitrógeno entra en el circuito abierto 20 en estado gaseoso a través del conducto 21, y sale en estado líquido a través de un conducto 3, con una utilización óptima del frío derivado de la vaporización del metano líquido.
El propio nitrógeno líquido producido de este modo puede utilizarse en las plantas de fraccionamiento de aire habituales con el fin de producir oxígeno, nitrógeno y argón líquidos, y también en todas las demás aplicaciones posibles del nitrógeno líquido.
Ventajosamente, el procedimiento para recuperar frío a partir de metano líquido a través de ciclos de producción de nitrógeno líquido, del modo descrito anteriormente, genera un ahorro sustancial de energía.
En referencia a los valores numéricos reales mencionados anteriormente, correspondientes a un volumen de 25.000 metros cúbicos normales de nitrógeno, el consumo de energía utilizando este procedimiento disminuye hasta sólo 3.700 kWh, reduciéndose drásticamente los requisitos de energía, actuales correspondientes a la utilización de los métodos habituales de licuefacción (para licuefacción de nitrógeno).

Claims (4)

1. Procedimiento para la licuefacción de un fluido criogénico mediante la recuperación del frío derivado de la gasificación de metano líquido, que comprende las etapas de refrigeración (4) con el metano líquido (1) de un primer fluido criogénico (5), preferentemente nitrógeno, y la posterior utilización de dicho primer fluido criogénico como fluido refrigerante en una primera unidad compresora (22-23-24-25-26), tanto para los refrigeradores intermedios (28, 29, 30, 31) como para los refrigeradores de admisión y suministro final (27, 32) de dicha primera unidad compresora, comprimiéndose el fluido criogénico (3) mediante la primera unidad compresora (22-23-24-25-26) y licuándose en un intercambiador de calor (19), caracterizado porque el intercambiador de calor se refrigera mediante otro fluido criogénico separado que circula en un circuito cerrado, comprimiéndose continuamente dicho otro fluido criogénico separado mediante una segunda unidad compresora (14-15-16), expandiéndose a través de una turbina criogénica (17) para alcanzar una temperatura de refrigeración inferior a la temperatura de licuefacción del fluido criogénico, y alimentándose a continuación a dicho intercambiador de calor (19), y porque el primer fluido criogénico se utiliza además como fluido refrigerante en dicha segunda unidad compresora (14, 15, 16), tanto para los segundos refrigeradores intermedios (12, 13) como para el segundo refrigerador de suministro final (11) de dicha segunda unidad compresora.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el otro fluido criogénico separado es nitrógeno que, refrigerándose a través de la expansión en la turbina criogénica (17), se lleva hasta una temperatura de -190ºC, de manera que se obtiene la licuefacción del nitrógeno al alcanzar los -180ºC a través de dicho intercambiador de calor (19), saliendo el nitrógeno líquido a través de un conducto controlado (3) del circuito abierto de licuefacción.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que el nitrógeno se utiliza en una planta de fraccionamiento de aire para la producción de oxígeno, nitrógeno y argón líquidos o para otros posibles usos del nitrógeno líquido.
4. Dispositivo para la licuefacción de un fluido criogénico, que lleva a cabo el procedimiento según la reivindicación 1, comprendiendo el dispositivo un primer circuito cerrado (33) por el que circula un primer fluido criogénico (preferentemente nitrógeno), y comprendiendo dicho primer circuito cerrado unos primeros medios intercambiadores de calor (4) para refrigerar el primer fluido criogénico mediante metano líquido; un circuito abierto (20) que comprende unos primeros medios compresores (22-26) para comprimir el fluido criogénico y unos medios intercambiadores de calor (19) para licuar el fluido criogénico (3) comprimido;
comprendiendo los primeros medios compresores (22-26) refrigeradores intermedios (28-31) y refrigeradores de admisión y suministro final (27, 32) para refrigerar el fluido criogénico, en el que dichos refrigeradores son refrigerados mediante dicho primer fluido criogénico refrigerado;
caracterizado por
un segundo circuito cerrado (18) por el que circula otro fluido criogénico separado; comprendiendo el segundo circuito cerrado (18) unos segundos medios compresores (14-16) para comprimir el otro fluido criogénico separado, y unos medios de expansión (17) para expandir el otro fluido criogénico separado, en el que los medios de expansión (17) están conectados a los medios intercambiadores de calor (19); y comprendiendo los segundos medios compresores (14-16) unos segundos refrigeradores intermedios (12, 13) y un segundo refrigerador de suministro final (11) para refrigerar el otro fluido criogénico separado en el que dichos segundos refrigeradores intermedios y de suministro final son refrigerados mediante dicho primer fluido criogénico refrigerado.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008023000A2 (en) 2006-08-23 2008-02-28 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and apparatus for the vaporization of a liquid hydrocarbon stream
DE102007005494A1 (de) * 2007-01-30 2008-07-31 Dge Dr.-Ing. Günther Engineering Gmbh Verfahren und Anlage zur Gewinnung von flüssigem Methan aus methan- und kohlendioxidhaltigen Rohgasen, insbesondere Biogas
US9459042B2 (en) 2007-12-21 2016-10-04 Shell Oil Company Method of producing a gasified hydrocarbon stream; method of liquefying a gaseous hydrocarbon stream; and a cyclic process
CN103775239B (zh) * 2013-01-17 2017-01-04 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 近恒温压冷源热机
GB2512360B (en) * 2013-03-27 2015-08-05 Highview Entpr Ltd Method and apparatus in a cryogenic liquefaction process

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL134864C (es) * 1960-06-16
GB1120712A (en) * 1964-07-01 1968-07-24 John Edward Arregger Improvements in or relating to the separation of gas mixtures by low temperature distillation
US3343374A (en) * 1964-12-16 1967-09-26 Conch Int Methane Ltd Liquid nitrogen production
FR2131985B1 (es) * 1971-03-30 1974-06-28 Snam Progetti
DE2434238A1 (de) * 1974-07-16 1976-01-29 Linde Ag Verfahren zur speicherung und rueckgewinnung von energie
FR2300303A1 (fr) * 1975-02-06 1976-09-03 Air Liquide Cycle fr
JPH02171580A (ja) * 1988-12-23 1990-07-03 Kobe Steel Ltd 空気分離装置
US5137558A (en) * 1991-04-26 1992-08-11 Air Products And Chemicals, Inc. Liquefied natural gas refrigeration transfer to a cryogenics air separation unit using high presure nitrogen stream
JP2000337767A (ja) * 1999-05-26 2000-12-08 Air Liquide Japan Ltd 空気分離方法及び空気分離設備

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