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ES2214919B1 - Procedimiento para licuar una corriente de gas natural que contiene por lo menos un componente solidificable. - Google Patents

Procedimiento para licuar una corriente de gas natural que contiene por lo menos un componente solidificable.

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ES2214919B1
ES2214919B1 ES009950078A ES9950078A ES2214919B1 ES 2214919 B1 ES2214919 B1 ES 2214919B1 ES 009950078 A ES009950078 A ES 009950078A ES 9950078 A ES9950078 A ES 9950078A ES 2214919 B1 ES2214919 B1 ES 2214919B1
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ES
Spain
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stream
cooling
pressure
liquefied
liquid
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ES009950078A
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Eric T. Cole
Eugene R. Thomas
Ronald R. Bowen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ExxonMobil Upstream Research Co
Original Assignee
ExxonMobil Upstream Research Co
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Publication date
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Abstract

Esta invención se refiere a un procedimiento para licuar gas natural líquido presurizado (GNLP) a partir de una corriente de gas natural que contiene por lo menos un componente solidificable, el cual, típicamente es dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno u otro gas ácido, pero puede ser otro. Según este procedimiento se introduce una corriente de alimentación de varios componentes, que contiene metano y un componente solidificable que tiene una volatilidad relativa inferior a la del metano, en un sistema de separación en condiciones de formación de sólidos para el componente solidificable y que tiene una sección de destilación debajo de la sección de solidificación; a continuación se enfria parte de la corriente de vapor producida por el sistema de separación rica en metano, se retira una parte de la corriente anterior licuada como producto rico en metano y se introduce una segunda porción de la corriente licuada de la etapa anterior en el sistema de separación para proporcionar refrigeración al mismo.

Description

Procedimiento para licuar una corriente de gas natural que contiene por lo menos un componente solidificable.
Campo de la invención
Esta invención se refiere a un procedimiento para licuar gas natural y, más particularmente, se refiere a un procedimiento para producir gas natural líquido presurizado (GNLP) a partir de una corriente de gas natural que contiene por lo menos un componente solidificable.
Antecedentes de la invención
Debido a sus cualidades de combustión limpia y a su comodidad, el gas natural se está usando mucho en los últimos años. Muchos yacimientos de gas natural están situados en zonas remotas, a grandes distancias de cualesquiera mercados comerciales del gas. A veces hay disponible un gaseoducto para transportar a un mercado comercial el gas natural producido. Cuando el transporte por gaseoducto no es factible, el gas natural se procesa frecuentemente convirtiéndolo en gas natural licuificado (que se denomina abreviadamente "GNL") para su transporte al mercado.
Una de las características diferenciables de una planta de GNL es la gran inversión de capital requerida para la planta. El equipo usado para licuar gas natural es generalmente bastante costoso. La planta de licuación está compuesta de varios sistemas básicos, incluidos equipo de tratamiento del gas para eliminar impurezas, licuación, refrigeración, central térmica e instalaciones de almacenamiento y de carga de barcos. Aunque el coste de una planta de GNL puede variar mucho, dependiendo de la localización de la planta, un proyecto típico convencional de GNL puede costar de aproximadamente 5 a aproximadamente 10 billones de dólares USA, incluidos los costes de desarrollo en campo. Los sistemas de refrigeración de la planta pueden suponer hasta el 30 por ciento del coste.
Los sistemas de refrigeración de GNL son costosos porque se necesita mucha refrigeración para licuar gas natural. Una corriente típica de gas natural entra a una planta de GNL a presiones de aproximadamente 4.830 kPa a aproximadamente 7.600 kPa y a temperaturas de aproximadamente 20°C a aproximadamente 40°C. El gas natural, que es predominantemente metano, no puede ser licuificado incrementando simplemente la presión, como es el caso de hidrocarburos más pesados usados con fines energéticos. La temperatura crítica del metano es -82,5°C. Esto significa que el metano sólo puede ser licuificado por debajo de esta temperatura, con independencia de la presión aplicada. Como el gas natural es una mezcla de gases, se licua en un intervalo de temperaturas. La temperatura crítica del gas natural es entre aproximadamente -85°C y -62°C. Típicamente, las composiciones de gas natural a presión atmosférica se licuarán a una temperatura en el intervalo entre aproximadamente -165°C y -155°C. Como el equipo de refrigeración representa una parte significativa del coste de la planta de GNL, se ha hecho un esfuerzo considerable para reducir los costes de refrigeración.
En la técnica anterior existen muchos sistemas para la licuación de gas natural pasando secuencialmente el gas a una presión elevada a través de una pluralidad de etapas de enfriamiento en las que el gas se enfría a temperaturas sucesivamente menores hasta que el gas se licua. La licuación convencional enfría el gas a una temperatura de aproximadamente -160°C a presión atmosférica o próxima a ésta. El enfriamiento se realiza generalmente por intercambio de calor con uno o más refrigerantes, como propano, propileno, etano, etileno y metano. Aunque se han usado muchos ciclos de refrigeración para licuar gas natural, los tres tipos usados más comúnmente en la actualidad en plantas de GNL son: (1) "ciclo en cascada", que usa varios refrigerantes de un solo componente en cambiadores de calor dispuestos progresivamente para reducir la temperatura del gas a la temperatura de licuación, (2) "ciclo de expansión", que expande el gas desde una presión alta a una presión baja, con la correspondiente reducción de la temperatura, y (3) "ciclo de refrigeración de varios componentes", que usa un refrigerante de varios componentes en cambiadores especialmente diseñados. La mayoría de los ciclos de licuación de gas natural usan variaciones o combinaciones de estos tres tipos básicos.
En plantas convencionales de GNL, el agua, dióxido de carbono, compuestos que contienen azufre, como sulfuro de hidrógeno y otros gases ácidos, n-pentano e hidrocarburos más pesados, incluido benceno, se deben eliminar sustancialmente del gas natural a niveles por debajo de partes por millón (ppm). Algunos de estos compuestos se solidificarán, causando problemas de obstrucciones en los equipos del procedimiento. Típicamente, otros compuestos, como los que contienen azufre, se eliminan para cumplir las especificaciones comerciales. En una planta convencional de GNL, se requiere equipo de tratamiento del gas para eliminar el dióxido de carbono y gases ácidos. El equipo de tratamiento del gas usa típicamente un proceso regenerativo físico y/o químico con un disolvente y requiere una inversión de capital significativa. También, los costes operativos son altos. Para eliminar el vapor de agua se requieren deshidratadores de lecho seco, como tamices moleculares. Para eliminar los hidrocarburos que tienden a causar problemas de obstrucciones se usan equipos de columnas separadoras y de fraccionamiento. También se elimina el mercurio en una planta convencional de GNL porque puede causar fallos en equipos construidos de aluminio. Además, se elimina una gran porción del nitrógeno que pueda estar presente en el gas natural porque el nitrógeno no debe permanecer en la fase líquida durante el transporte de GNL convencional y no es deseable tener vapores de nitrógeno en depósitos de GNL en el punto de suministro.
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En la industria hay una necesidad de disponer de un procedimiento mejorado para licuar gas natural que contiene dióxido de carbono a concentraciones que causarían su solidificación durante el procedimiento de licuación y que tenga al mismo tiempo características energéticas económicas.
Sumario
La invención se refiere generalmente a un procedimiento para producir gas natural licuificado presurizado (GNLP), en el que la corriente de alimentación de gas natural contiene un componente solidificable. El componente solidificable, aunque típicamente es dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno u otro gas ácido, puede ser cualquier componente que tenga el potencial de formar sólidos en el sistema de separación.
En el procedimiento de esta invención, se introduce una corriente de alimentación de varios componentes, que contiene metano y un componente solidificable que tiene una volatilidad relativa inferior a la del metano, en un sistema de separación que tiene una sección de solidificación funcionando a una presión superior a aproximadamente 1.380 kPa y en condiciones de formación de sólidos para el componente solidificable y una sección de destilación debajo de la sección de solidificación. El sistema de separación, que contiene una zona de solidificación controlada ("CFZ"), produce una corriente de vapor rico en metano y una corriente líquida rica en el componente solidificable. Por lo menos una porción de la corriente de vapor se enfría para producir una corriente licuada rica en metano que tiene una temperatura superior a aproximadamente -112°C y una presión suficiente para que el producto líquido esté en o por debajo de su punto de burbujeo. Una primera porción de la corriente licuada se retira del procedimiento en forma de corriente de producto licuificado presurizado (GNLP). Una segunda porción de la corriente licuada se devuelve al sistema de separación para proporcionar refrigeración al sistema de separación.
En una realización, de una región superior del sistema de separación se retira una corriente de vapor que se comprime a una presión mayor y se enfría. La corriente comprimida y enfriada se expande después por un medio de expansión para producir una corriente predominantemente líquida. Una primera porción de la corriente líquida se alimenta como corriente de reflujo al sistema de separación, con lo que se proporciona al sistema de separación una refrigeración en circuito abierto, y una segunda porción de la corriente líquida se retira en forma de corriente de producto que tiene una temperatura superior a aproximadamente -112°C y una presión suficiente para que el producto líquido esté en o por debajo de su punto de burbujeo.
En otra realización, de una región superior del sistema de separación se retira una corriente de vapor que se enfría mediante un sistema de refrigeración en circuito cerrado para licuar la corriente de vapor rico en metano y producir un líquido que tiene una temperatura superior a aproximadamente -112°C y una presión suficiente para que el producto líquido esté en o por debajo de su punto de burbujeo.
El procedimiento de la presente invención se puede usar tanto para la licuación de un gas natural en el origen de suministro para su almacenamiento y transporte como para relicuar vapores de gas natural separados durante el almacenamiento y la carga de barcos. En consecuencia, un objeto de esta invención es proporcionar un sistema mejorado e integrado de licuación y eliminación de dióxido de carbono para la licuación o relicuación de gas natural con concentraciones elevadas de dióxido de carbono (superiores a aproximadamente 5%). Otro objeto de esta invención es proporcionar un sistema mejorado de licuación en el que se requiere sustancialmente menos potencia de compresión que en sistemas de la técnica anterior. Un objeto adicional de la invención es proporcionar un procedimiento más eficiente de licuación manteniendo la temperatura del procedimiento por encima de aproximadamente -112°C durante todo el procedimiento, con lo que se permite fabricar el equipo del procedimiento con materiales menos costosos que los requeridos en un procedimiento convencional de GNL que tenga por lo menos parte del procedimiento funcionando a temperaturas por debajo de -160°C. La refrigeración a temperatura muy baja en el procedimiento convencional de GNL es muy costosa, comparada con la refrigeración relativamente suave necesaria en la producción de GNLP de acuerdo con la práctica de esta invención.
Breve descripción de los dibujos
Se comprenderá mejor la presente invención y sus ventajas por referencia a la siguiente descripción detallada y a las figuras adjuntas que son diagramas de flujos esquemáticos de realizaciones representativas de esta invención.
La figura 1 es una representación esquemática de un procedimiento criogénico con CFZ, que ilustra generalmente un ciclo de refrigeración en circuito cerrado para producir gas natural licuificado presurizado de acuerdo con el procedimiento de la invención.
La figura 2 es una representación esquemática de un procedimiento criogénico con CFZ, que ilustra generalmente un ciclo de refrigeración en circuito abierto para producir gas natural licuificado presurizado de acuerdo con el procedimiento de esta invención.
La figura 3 es una representación esquemática de otra realización de la presente invención, en el que se separan dióxido de carbono y metano por destilación en una columna de destilación que tiene una CFZ, en la que una corriente de producto de cabeza es gas natural licuificado presurizado y otra corriente de producto de cabeza es producto de gas para la venta.
Los diagramas de flujos ilustrados en las figuras presentan diversas realizaciones de practicar el procedimiento de esta invención. No se pretende que las figuras excluyan del alcance de la invención otras realizaciones que sean el resultado de modificaciones normales y esperadas de estas realizaciones específicas. En las figuras se han omitido por simplicidad y claridad de presentación diversos subsistemas requeridos, como bombas, válvulas, mezcladores de corrientes de flujo, sistemas de control y sensores.
Descripción de las realizaciones preferidas
El procedimiento de esta invención separa por destilación en un sistema de separación una corriente de alimentación de varios componentes que contiene metano y por lo menos un componente solidificable que tiene una volatilidad relativa inferior a la del metano, en el que el sistema de separación contiene una zona de solidificación controlada ("CFZ"). El sistema de separación produce una corriente de vapor de cabeza enriquecido con metano y un producto del fondo enriquecido con el componente solidificable. Por lo menos parte de la corriente de vapor de cabeza se licua después para producir producto de gas natural licuificado que tiene una temperatura superior a aproximadamente -112°C y una presión suficiente para que el producto líquido esté en o por debajo de su punto de burbujeo. El producto se denomina a veces en la presente Memoria gas natural licuificado presurizado ("GNLP"). Otra porción de dicha corriente licuada de cabeza se devuelve al sistema de separación como corriente de reflujo.
El término "punto de burbujeo" es la temperatura y presión a la que un líquido empieza a convertirse en gas. Por ejemplo, si un cierto volumen de GNLP se mantiene a temperatura constante, pero se incrementa su temperatura, la temperatura a la que se empieza a formar burbujas de gas en el GNLP es el punto de burbujeo. De modo similar, si un cierto volumen de GNLP se mantiene a temperatura constante pero se reduce la presión, la presión a la que se empieza a formar gas define el punto de burbujeo. En el punto de burbujeo, el GNLP es un líquido saturado. Se prefiere no condensar el GNLP justo en su punto de burbujeo sino enfriarlo más para subenfriar el líquido. El subenfriamiento del GNLP reduce la cantidad de vapores evaporados durante su almacenamiento, transporte y manipulación.
Antes de esta invención, era bien conocido por los expertos en la materia que una CFZ podría eliminar dióxido de carbono no deseado. No se apreciaba que el procedimiento con una CFZ pudiera integrarse con un procedimiento de licuación para producir GNLP.
El procedimiento de la presente invención es más económico de usar porque el procedimiento requiere menos energía para licuar el gas natural que procedimientos usados en el pasado y porque el equipo usado en el procedimiento de esta invención puede ser fabricado de materiales menos costosos. Por el contrario, los procedimientos de la técnica anterior que producen GNL a presión atmosférica y que tienen temperaturas tan bajas como -160°C requieren equipos fabricados de materiales costosos para tener un funcionamiento seguro.
En la práctica de esta invención, la energía necesaria para licuar gas natural que contiene concentraciones significativas de un componente solidificable, como dióxido de carbono, se reduce mucho con respecto a la energía requerida en un procedimiento convencional para producir GNL a partir de dicho gas natural. La reducción de la energía de refrigeración necesaria en el procedimiento de la presente invención origina una reducción de los costes de capital, costes operativos proporcionalmente menores y eficiencia y fiabilidad incrementadas, aumentando así la economía de producir gas natural licuificado.
A las presiones y temperaturas operativas de la presente invención, se puede usar acero con aproximadamente 3,5 por ciento en peso de níquel en las tuberías e instalaciones en las zonas operativas más frías del procedimiento de licuación, mientras que se requiere aluminio o acero con 9 por ciento en peso de níquel, materiales más costosos, para el mismo equipo en un procedimiento convencional de GNL. Esto proporciona otra reducción de costes significativa en el procedimiento de esta invención, comparado con procedimientos de GNL de la técnica anterior.
La primera consideración en el procedimiento de procesar criogénicamente gas natural es la contaminación. El gas natural bruto de alimentación, adecuado para el procedimiento de esta invención, puede comprender gas natural obtenido de un pozo de petróleo crudo (gas asociado) o de un pozo de gas (gas no asociado). El gas natural bruto contiene frecuentemente agua, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, nitrógeno, butano, hidrocarburos de seis o más átomos de carbono, suciedad, sulfuro de hierro, cera y petróleo crudo. Las solubilidades de estos contaminantes varían con la temperatura, presión y composición. A temperaturas criogénicas, el dióxido de carbono, agua y otros contaminantes pueden formar sólidos que pueden obstruir los tubos de paso en cambiadores de calor criogénicos. Estas dificultades potenciales pueden ser evitadas eliminando dichos contaminantes si se anticipan condiciones dentro de los límites de fases de presión-temperatura de la fase sólida de componentes puros. En la siguiente descripción de la invención, se supone que la corriente de gas natural contiene dióxido de carbono. Si la corriente de gas natural contiene hidrocarburos pesados que puedan solidificar durante la licuación, estos hidrocarburos pesados se deben eliminar con el dióxido de carbono.
Una ventaja de la presente invención es que temperaturas operativas más altas permiten que el gas natural tenga niveles de concentración de componentes solidificables mayores que los posibles en un procedimiento convencional de GNL. Por ejemplo, en una planta convencional de GNL que produce GNL a -160°C, el dióxido de carbono debe estar por debajo de aproximadamente 50 ppm para evitar problemas de solidificación. Por el contrario, manteniendo en el procedimiento temperaturas por encima de aproximadamente -112°C, el gas natural puede contener dióxido de carbono a niveles tan altos como aproximadamente 1,4% en moles de dióxido de carbono a temperaturas de -112°C y de aproximadamente 4,2% a -95°C, sin causar problemas de obstrucciones en el procedimiento de licuación de esta invención.
Adicionalmente, en el procedimiento de esta invención no es necesario eliminar cantidades moderadas de nitrógeno presentes en el gas natural porque el nitrógeno permanecerá en la fase líquida con los hidrocarburos licuificados a las presiones y temperaturas operativas de la presente invención. La capacidad de reducir, o en algunos casos omitir, el equipo requerido para tratar el gas y eliminar el nitrógeno proporciona ventajas técnicas y económicas significativas. Estas y otras ventajas de la invención se comprenderán mejor por referencia al procedimiento de licuación ilustrado en las figuras.
Con referencia a la figura 1, una corriente de alimentación de gas natural 10 entra en el sistema a una presión superior a aproximadamente 3.100 kPa, más preferiblemente superior a aproximadamente 4.800 kPa, y a una temperatura entre aproximadamente 0°C y 40°C; sin embargo, si se desea, se pueden usar presiones y temperaturas diferentes y modificar el sistema en consecuencia. Si la corriente de gas 10 está por debajo de aproximadamente 1.380 kPa, puede ser presurizada por medios de compresión adecuados (no mostrados), que pueden comprender uno o más compresores. En esta descripción del procedimiento de esta invención, se supone que la corriente de gas natural 10 ha sido tratada convenientemente para eliminar agua usando procedimientos convencionales bien conocidos (no mostrados en la figura 1) para producir una corriente de gas natural "seca".
La corriente de alimentación 10 pasa a través del enfriador 30. El enfriador 30 puede comprender uno o más cambiadores de calor convencionales que enfrían la corriente de gas natural a temperaturas criogénicas, preferiblemente por debajo del intervalo de aproximadamente -50°C a aproximadamente -70°C y más preferiblemente a temperaturas justo por encima de la temperatura de solidificación del dióxido de carbono. El enfriador 30 puede comprender uno o más sistemas de intercambio de calor enfriados por sistemas convencionales de refrigeración, uno o más medios de expansión (como válvulas Joule-Thomson o turboexpansionadores), uno o más cambiadores de calor que usan como refrigerante líquido procedente de la sección inferior de la columna de fraccionamiento 31, o cualquier otra fuente adecuada de enfriamiento. El sistema de enfriamiento preferido dependerá de la disponibilidad de enfriamiento por refrigeración, limitación de espacio, si la hubiera, y consideraciones medioambientales y de seguridad. Los expertos en la materia pueden seleccionar un sistema de refrigeración adecuado teniendo en cuenta las circunstancias operativas del procedimiento de licuación.
La corriente enfriada 11 que sale del enfriador 30 se envía a la columna de fraccionamiento 31 que tiene una zona de solidificación controlada ("CFZ"), que es una sección especial para controlar la solidificación y fusión del dióxido de carbono. La sección CFZ, que controla la solidificación y fusión de dióxido de carbono, no contiene relleno ni platos como las columnas de destilación convencionales sino que contiene una o más boquillas de rociado y un plato de fusión. Se forma dióxido de carbono sólido en el espacio de vapor de la columna de destilación y cae al líquido en el plato de fusión. Sustancialmente todos los sólidos que se forman están confinados en la sección CFZ. La columna de destilación 31 tiene una sección de destilación convencional debajo de la sección CFZ y preferiblemente otra sección de destilación encima de la sección CFZ. El diseño y funcionamiento de la columna de destilación 31 son conocidos por los expertos en la materia. Ejemplos de diseños de CFZ se ilustran en las patentes de los Estados Unidos nos. 4.533.372, 4.923.493, 5.062.270, 5.120.338 y 5.265.428.
Del fondo de la columna 31 sale una corriente 12 rica en dióxido de carbono. El producto líquido del fondo se calienta en el calderín 35 y una porción retorna a la sección inferior de la columna 31 como vapor reevaporado. La porción restante (corriente 13) sale del procedimiento como producto rico en dióxido de carbono. De la parte superior de la columna 31 sale una corriente 14 rica en metano que pasa a través de un cambiador de calor 32 que es enfriado por la corriente 17 que está conectada a un sistema convencional de refrigeración 33 en circuito cerrado. Se puede usar un sistema de refrigeración de un solo componente, de varios componentes o en cascada. Un sistema de refrigeración en cascada comprenderá por lo menos dos ciclos de refrigeración en circuito cerrado. El sistema de refrigeración en circuito cerrado puede usar, como refrigerantes, metano, etano, propano, butano, pentano, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y nitrógeno. Preferiblemente, el sistema de refrigeración en circuito cerrado usa propano como refrigerante predominante. Aunque la figura 1 muestra sólo un cambiador de calor 32, en la práctica de esta invención se pueden usar varios cambiadores de calor para enfriar la corriente de vapor 14 en varias etapas. Preferiblemente, el cambiador de calor 32 condensa sustancialmente toda la corriente de vapor 14 a un líquido. La corriente 19 que sale del cambiador de calor tiene una temperatura superior a aproximadamente -112°C y una presión suficiente para que el producto líquido esté en o por debajo de su punto de burbujeo. Una primera porción de la corriente líquida 19 pasa como corriente 20 a un medio adecuado de almacenamiento 34, como un depósito de almacenamiento fijo o un vehículo, como un barco de GNLP, camión cisterna o vagón cisterna, para contener el GNLP a una temperatura superior a aproximadamente -112°C y a una presión suficiente para que el producto líquido esté en o por debajo de su punto de burbujeo. Una segunda porción de la corriente líquida 19 retorna como corriente 21 a la columna de separación 21 para proporcionar refrigeración a la columna de separación 21. Las proporciones relativas de las corrientes 20 y 21 dependerán de la composición del gas de alimentación 10, condiciones operativas de la columna de separación 31 y especificaciones del producto deseado.
En el almacenamiento, transporte y manejo de gas natural licuificado, puede haber una cantidad considerable de vapor "evaporado", vapor que resulta de la evaporación del gas natural licuificado. El procedimiento de esta invención puede relicuar opcionalmente vapor evaporado rico en metano. Con referencia a la figura 1, la corriente de vapor evaporado 16 puede ser introducida en la corriente de vapor 14 antes del enfriamiento en el cambiador de calor 32. La corriente de vapor evaporado 16 debe estar a una presión próxima a la presión de la corriente de vapor 14 en la que se introduce el vapor evaporado. Dependiendo de la presión del vapor evaporado, puede ser necesario ajustar la presión del vapor evaporado mediante uno o más compresores o expansionadores (no mostrados en las figuras) para igualarla a la presión en el punto en el que el vapor evaporado entra en el procedimiento de licuación.
Una porción menor de la corriente de vapor 14 puede opcionalmente ser retirada del procedimiento como combustible (corriente 15) para suministrar una porción de la energía necesaria para accionar compresores y bombas en el procedimiento de licuación. Este combustible puede ser usado opcionalmente como fuente de refrigeración para ayudar a enfriar la corriente de alimentación 10.
La figura 2 ilustra en forma esquemática otra realización de esta invención, en la que se usa una refrigeración en circuito abierto para proporcionar refrigeración a la columna de separación 51 y producir GNLP. Con referencia a la figura 2, una corriente de gas 50 de varios componentes, que contiene metano y dióxido de carbono y que ha sido deshidratada y enfriada por cualquier medio adecuado de enfriamiento (no mostrado en la figura 2), se alimenta a una columna 51 con CFZ, que tiene esencialmente el mismo diseño que la columna de separación 31 de la figura 1. Esta realización controla eficazmente el potencial de formación de sólidos en el procedimiento de licuación alimentando la corriente 64 directamente a la columna 51 con CFZ.
La temperatura del gas alimentado a la columna 51 con CFZ es preferiblemente superior a la temperatura de solidificación del dióxido de carbono. De la cabeza de la columna 51 con CFZ sale una corriente de vapor 52 enriquecida en metano y del fondo de la columna 51 con CFZ sale una corriente 53 enriquecida en dióxido de carbono. El producto líquido del fondo se calienta en un calderína 65 y una porción retorna a la sección inferior de la columna 51 con CFZ como vapor evaporado. La porción restante (corriente 54) sale del procedimiento como producto rico en dióxido de carbono.
Una primera porción de la corriente 52 retorna a reflujo a la columna 51 con CFZ como corriente 64 para proporcionar refrigeración en circuito abierto a la columna 51 con CFZ. Una segunda porción de la corriente de cabeza 52 es retirada (corriente 63) como corriente de producto GNLP a una presión próxima a la presión de funcionamiento de la columna 51 con CFZ y a una temperatura superior a aproximadamente -112°C. Una tercera porción de la corriente de cabeza 52 puede ser retirada opcionalmente (corriente 59) para ser usada como gas de venta o puede ser procesada adicionalmente.
Los componentes principales de la refrigeración en circuito abierto de esta realización comprenden comprimir por uno o más compresores 57 la corriente de cabeza 52 que sale de la parte superior de la columna 51 con CFZ, enfriar el gas comprimido por uno o más enfriadores 58, pasar por lo menos parte del gas enfriado (corriente 61) a uno o más medios de expansión 62 para disminuir la presión de la corriente de gas y enfriarla, y alimentar una porción (corriente 64) de la corriente expandida y enfriada a la columna 51 con CFZ. Manteniendo a reflujo de parte de la corriente de cabeza 52 por este procedimiento se proporciona refrigeración en circuito abierto a la columna 51 con CFZ. La corriente 60 es enfriada preferiblemente por el cambiador de calor 55 que también calienta la corriente de cabeza 52. La presión de la corriente 64 se controla preferiblemente regulando la cantidad de compresión producida por el compresor 57 para asegurar que las presiones de las corrientes 60, 61 y 64 son lo suficientemente altas para evitar la formación de sólidos. Retomando al menos parte de la corriente de vapor de cabeza 52 a la porción superior de la columna 51 como líquido, condensado por refrigeración en circuito abierto, se proporciona también reflujo a la columna 51.
La columna 51 con CFZ tiene una sección de destilación convencional debajo de la sección CFZ y potencialmente otra sección de destilación encima de la sección CFZ. La sección CFZ controla cualquier formación y fusión de dióxido de carbono sólido. Durante la puesta en marcha, toda la corriente 64 puede ser desviada directamente a la sección CFZ. Cuando la corriente 64 está más empobrecida en componentes formadores de sólidos, se puede alimentar más corriente 64 a la sección de destilación de la columna encima de la sección CFZ.
La figura 3 ilustra en forma esquemática otra realización de esta invención, en la que el procedimiento de esta invención produce, como corrientes de producto, tanto GNLP como gas de venta. En esta realización, las corrientes de producto de cabeza son 50% de GNLP (corriente 126) y 50% de gas de venta (corriente 110). Sin embargo, se puede producir GNLP adicional, hasta 100%, proporcionando enfriamiento adicional por intercambio de calor con fluidos más fríos o por caída adicional de presión en el expansionador mediante la instalación de compresión adicional después de los enfriadores. Igualmente, se puede producir menos GNLP proporcionando menos enfriamiento.
Con referencia a la figura 3, se supone que la corriente de alimentación de gas natural 101 contiene más de 5% en moles de dióxido de carbono y está prácticamente exenta de agua para evitar que pueda ocurrir en el procedimiento formación de sólidos e hidratos. Después de la deshidratación, la corriente de alimentación se enfría, se despresuriza y se alimenta a una columna de destilación 190 que funciona a una presión en el intervalo de aproximadamente 1.379 kPa a aproximadamente 4.482 kPa. La columna de destilación 190, que tiene una sección CFZ similar a la columna de separación 31 de la figura 1, separa la alimentación en un producto de vapor de cabeza enriquecido en metano y un producto líquido del fondo enriquecido en dióxido de carbono. En la práctica de esta invención, la columna de destilación 190 tiene por lo menos dos, y preferiblemente tres, secciones distintas: una sección de destilación 193, una zona de solidificación controlada (CFZ) 192 encima de la sección de destilación 193, y opcionalmente una sección superior de destilación 191.
En este ejemplo, la alimentación a la torre se introduce en la parte superior de la sección de destilación 193 mediante una corriente 105, en donde sufre la destilación típica. Las secciones de destilación 191 y 193 contienen platos y/o relleno y proporcionan el contacto necesario entre líquidos que descienden y vapores que ascienden. Los vapores más ligeros salen de la sección de destilación 193 y entran en la zona de solidificación controlada 192. Una vez en la zona de solidificación controlada 192, los vapores contactan con líquido (reflujo líquido rociado de la zona de solidificación) que sale de conjuntos de duchas o boquillas rociadoras 194. Los vapores continúan ascendiendo a través de la sección superior de destilación 191. Para una separación eficaz de CO_{2} de la corriente de gas natural en la columna 190, se requiere refrigeración que proporciona movimiento de líquido en las secciones superiores de la columna 190. En la práctica de esta realización, la refrigeración a la porción superior de la columna 190 es aportada por refrigeración en circuito abierto.
En la realización de la figura 3, el gas alimentado de entrada es dividido en dos corrientes: la corriente 102 y la corriente 103. La corriente 102 es enfriada en uno o más cambiadores de calor. En este ejemplo, se usan tres cambiadores de calor, 130, 131 y 132, para enfriar la corriente 102 y servir como calderines para proporcionar calor a la sección de destilación 193 de la columna 190. La corriente 103 es enfriada por uno o más cambiadores de calor que están en intercambio de calor con una de las corrientes de producto del fondo de la columna 190. La figura 3 muestra dos cambiadores de calor, 133 y 141, que calientan productos del fondo que salen de la columna 190. Sin embargo, el número de cambiadores de calor para proporcionar los servicios de enfriamiento de la corriente de alimentación dependerá de una serie de factores, incluidos, pero no limitados a, caudal del gas de entrada, composición del gas de entrada, temperatura de alimentación y requisitos de intercambio de calor. Opcionalmente, aunque no se muestra en la figura 3, la corriente de alimentación 101 puede ser enfriada por una corriente que sale de la parte superior de la columna 190. Como otra opción, la corriente de alimentación 101 puede ser enfriada, al menos parcialmente, por sistemas de refrigeración convencionales, como sistemas de refrigeración de un solo componente o de varios componentes en circuito cerrado.
Las corrientes 102 y 103 se recombinan y la corriente combinada pasa a través de un medio de expansión apropiado, como una válvula Joule-Thomson 150, a aproximadamente la presión de funcionamiento de la columna de separación 190. Alternativamente, en lugar de la válvula Joule-Thomson se puede usar un turboexpansionador. La expansión instantánea a través de la válvula 150 produce una corriente expandida fría 105 que se dirige a la parte superior de la sección de destilación 193 en un punto donde la temperatura es preferiblemente suficientemente alta para evitar solidificación de dióxido de carbono.
La corriente de vapor de cabeza 106 procedente de la columna de separación 190 pasa a través del cambiador de calor 145 que calienta la corriente de vapor 106. La corriente de vapor calentada (corriente 107) es recomprimida por compresión en una sola etapa o en un tren de compresión de varias etapas. En este ejemplo, la corriente 107 pasa sucesivamente a través de dos compresores convencionales 160 y 161. Después de cada etapa de compresión, la corriente 107 es enfriada por enfriadores 138 y 139 que preferiblemente usan aire ambiente o agua como medio enfriador. La compresión y enfriamiento de la corriente 107 produce un gas que se puede usar para venta a un gaseoducto de gas natural o ser procesado adicionalmente. La compresión de la corriente de vapor 107 será usualmente por lo menos a una presión que cumpla con los requisitos del gaseoducto.
Una porción de la corriente 107, después de pasar a través del compresor 160, puede ser retirada opcionalmente (corriente 128) para su uso como combustible en la planta de procesamiento del gas. Otra porción de la corriente 107, después de pasar a través del enfriador 139, es retirada (corriente 110) como gas de venta. La parte restante de la corriente 107 pasa como corriente 108 a cambiadores de calor, 140, 136 y 137. La corriente 108 es enfriada en cambiadores de calor, 136 y 137, que enfrían fluidos con la corriente 124 que sale del fondo de la columna 190. La corriente 108 es enfriada después en el cambiador de calor 145 por intercambio de calor con la corriente de vapor de cabeza 106, originando el calentamiento de la corriente 106. La corriente 108 es expandida después a presión mediante un dispositivo de expansión apropiado, como un expansionador 158, a aproximadamente la presión de funcionamiento de la columna 190. Después la corriente 108 se divide, pasando una porción como producto GNLP (corriente 126) a una temperatura superior a aproximadamente -112°C y a una presión superior a aproximadamente 1.380 kPa, para su almacenamiento o transporte. La otra porción (corriente 109) entra en la columna de separación 190. Se regula la presión de descarga del compresor 161 para producir una presión que sea suficientemente alta para que la caída de presión a través del expansionador 158 proporcione enfriamiento suficiente para asegurar que las corrientes 109 y 126 son predominantemente líquido enriquecido en metano. Para producir GNLP adicional (corriente 126), se puede instalar compresión adicional después del compresor 160 y antes del cambiador de calor 136. Para poner en marcha el procedimiento, preferiblemente la corriente 109 se alimenta a través de la corriente 109A y se rocía directamente en la sección CFZ 192 a través de la boquilla rociadora 194. Después de la puesta en marcha del procedimiento, la corriente 109 puede ser alimentada (corriente 109B) a la sección superior 191 de la columna de separación 190.
Del fondo de la columna 190 sale una corriente de producto líquido enriquecido en dióxido de carbono 115. La corriente 115 se divide en dos porciones, la corriente 116 y la corriente 117. La corriente 116 pasa a través de un dispositivo de expansión apropiado, como una válvula Joule-Thomson 153, a una presión menor. La corriente 124 que sale de la válvula 153 se calienta después en el cambiador de calor 136 y la corriente 124 pasa a través de otra válvula Joule-Thomson 154 y de otro cambiador de calor 137. Después, la corriente resultante 125 sale del separador 181 con la corriente de vapor 120.
La corriente 117 es expandida por un dispositivo de expansión apropiado, como una válvula de expansión 151, y pasa a través del cambiador de calor 133 con lo que enfría la corriente de alimentación 103. La corriente 117 se dirige después al separador 180, un dispositivo convencional de separación gas-líquido. El vapor procedente del separador 180 (corriente 118) pasa a través de uno o más compresores y bombas de alta presión para aumentar la presión. La figura 3 muestra una serie de dos compresores 164 y 165 y una bomba 166 con enfriadores convencionales 143 y 144. La corriente de producto 122 que sale de la bomba 166 de la serie tiene una presión y temperatura adecuadas para su inyección en una formación subterránea.
Los productos líquidos que salen del separador 180 a través de la corriente 119 pasan a través de un dispositivo de expansión, como una válvula de expansión 152, y pasan después a través del cambiador de calor 141 que está en relación de intercambio de calor con la corriente de alimentación 103, con lo que la corriente de alimentación 103 se enfría más. La corriente 119 se dirige después al separador 181, un dispositivo convencional de separación gas-líquido. Los vapores procedentes del separador 181 pasan (corriente 120) a un compresor 163 seguido de un enfriador convencional 142. La corriente 120 sale después con la corriente 118. Cualquier condensado existente en la corriente 121 puede ser recuperado por procedimientos convencionales de separación o estabilización y después puede ser vendido, incinerado o usado como combustible.
Aunque los sistemas de separación ilustrados en las figuras 1-3 tienen sólo una columna de destilación (columna 31 de la figura 1 o columna 51 de la figura 2 y columna 190 de la figura 3), los sistemas de separación de esta invención pueden comprender dos o más columnas de destilación. Por ejemplo, para reducir la altura de la columna 190 de la figura 3, puede ser deseable dividir la columna 190 en dos o más columnas (no mostradas en las figuras). La primera columna contiene dos secciones, una sección de destilación y una zona de solidificación controlada encima de la sección de destilación, y la segunda columna contiene una sección de destilación que realiza la misma función que la sección 191 en la figura 3. A la primera columna de destilación se alimenta una corriente de alimentación de varios componentes. El producto líquido del fondo de la segunda columna se alimenta a la zona de solidificación de la primera columna. El vapor de cabeza de la primera columna se alimenta a la región inferior de la segunda columna. La segunda columna tiene el mismo ciclo de refrigeración en circuito abierto que el mostrado que la figura 3 para la columna 190. Una corriente de vapor procedente de la segunda columna de destilación es retirada y enfriada y una porción de aquélla es enviada a reflujo a la región superior de la segunda columna de separación.
Ejemplos
Se realizaron balances simulados de masa y energía para ilustrar las realizaciones mostradas en las figuras 1 y 3 y los resultados se muestran en las siguientes Tablas 1 y 2, respectivamente. Por los datos presentados en la Tabla 1, se supuso que la corriente de producto de cabeza fue 100% de GNLP (corriente 20 de la figura 1) y que el sistema de refrigeración fue un sistema en cascada de propano-etileno. Por los datos presentados en la Tabla 2, se supuso que las corriente de productos de cabeza fueron 50% de GNLP (corriente 126 de la figura 3) y 50% de gas de venta (corriente 110 de la figura 3).
Los datos se obtuvieron usando un programa de simulación de procesos, disponible comercialmente, denominado HYSYS® (disponible de Hyprotech Ltd., Calgary, Canadá). Sin embargo, para desarrollar los datos se pueden usar otros programas de simulación de procesos disponibles comercialmente, incluidos, por ejemplo, HYSIM®, PROII® y ASPEN PLUS®, que son familiares a los expertos en la materia. Los datos presentados en las tablas se ofrecen para proporcionar una comprensión mejor de las realizaciones mostradas en las figuras 1 y 3 pero no se pretende que la invención esté limitada innecesariamente a aquéllas. Las temperaturas y caudales no se deben considerar como limitaciones de la invención que puede tener muchas variaciones en temperaturas y caudales teniendo en cuenta lo descrito en la presente Memoria.
Se hizo una simulación adicional del proceso usando el esquema básico de flujos mostrado en la figura 1 (usando la misma temperatura y composición de la corriente de alimentación para obtener los datos de la Tabla 1) para producir GNL a presión próxima a la atmosférica y a una temperatura de -161 °C. El procedimiento de GNL convencional/CFZ requiere significativamente más refrigeración que el procedimiento GNLP/CFZ representado en la figura 1. Para obtener la refrigeración requerida para producir GNL a una temperatura de -161 °C, el sistema de refrigeración debe ser ampliado de un sistema en cascada de propano/etileno a un sistema en cascada de propano/etileno/metano. Adicionalmente, sería necesario enfriar más la corriente 20 usando el metano y sería necesario reducir la presión del producto usando un expansionador del líquido o una válvula Joule-Thomson para producir un producto de GNL a presión atmosférica o próxima a ésta. Debido a las temperaturas más bajas, se debe eliminar el dióxido de carbono en el GNL a aproximadamente 50 ppm para evitar problemas operativos asociados con solidificación del dióxido de carbono en el procedimiento, en lugar de a 2% de dióxido de carbono en el procedimiento de GNLP/CFZ representado en la figura 1.
La Tabla 3 muestra una comparación de los requisitos de compresión del refrigerante para el procedimiento de GNL convencional y para el procedimiento de GNLP descritos en el ejemplo de simulación del párrafo anterior. Como se muestra en la Tabla 3, la potencia total requerida de compresión del refrigerante para producir GNL convencional fue 67% mayor que la requerida para producir GNLP de acuerdo con la práctica de esta invención.
Los expertos en la materia, particularmente los que obtengan algún beneficio de las enseñanzas de esta patente, reconocerán que se pueden realizar muchas modificaciones y variaciones en los procedimientos específicos descritos anteriormente. Por ejemplo, de acuerdo con la invención se puede usar una variedad de temperaturas y presiones, dependiendo del diseño general del sistema y de la composición del gas de alimentación. También, el tren de enfriamiento del gas de alimentación puede ser suplementado o reconfigurado, dependiendo de los requisitos del diseño general para conseguir requisitos óptimos y eficientes de intercambio de calor. Adicionalmente, ciertas etapas del procedimiento se pueden realizar añadiendo dispositivos que son intercambiables con los dispositivos mostrados. Por ejemplo, la separación y el enfriamiento se pueden realizar con un solo dispositivo. Como se ha discutido anteriormente, las realizaciones y ejemplos descritos específicamente no pretenden limitar o restringir el alcance de la invención que será determinado por las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes.
TABLA 1 GNLP/CFZ integrado
Corriente Fase Presión (kPa) Temperatura (°C) Flujo másico total (kg-mol/s) % en moles
CO_{2} CH_{4}
10 V 6.764 18,3 13,83 71,1 26,6
11 V/L 3.103 -56,7 13,83 71,1 26,6
12 L 3.103 -7,7 15,46 95,9 1,4
13 L 3.103 -4,9 10,12 96,5 0,5
14 V 3.068 -92,0 8,57 2,0 97,7
19 L 3.068 -94,6 8,57 2,0 97,7
20 L 3.068 -94,6 3,77 2,0 97,7
21 L 3.068 -94,6 4,85 2,0 97,7
V: vapor; L:líquido
TABLA 2 GNLP/CFZ integrado con refrigeración en circuito abierto
Corriente Fase Presión Temp. Flujo másico % en moles
(kPa) (°C) total (kg-mol/s)
CO_{2} N_{2} CH_{4} H_{2}S C_{2+}
101 V 6.764 18,3 13,85 71,1 0,4 26,6 0,6 1,3
102 V 6.764 18,3 5,45 71,1 0,4 26,6 0,6 1,3
103 V 6.764 18,3 8,37 71,1 0,4 26,6 0,6 1,3
104 V/L 6.695 -7,8 1,65 71,1 0,4 26,6 0,6 1,3
105 V/L 2.758 -56,7 13,85 71,1 0,4 26,6 0,6 1,3
106 V 2.758 -99,4 8,64 0,1 1,5 98,4 16 ppm 0,0
107 V 2.551 -30,6 8,64 0,1 1,5 98,4 16 ppm 0,0
108 V 16.823 51,7 6,59 0,1 1,5 98,4 16 ppm 0,0
109 L 2.758 -101,7 5,00 0,1 1,5 98,4 16 ppm 0,0
110 V 16.823 51,7 1,59 0,1 1,5 98,4 16 ppm 0,0
115 L 2.758 -11,1 10,21 96,5 0,0 1,0 0,7 1,8
116 L 2.758 -11,1 1,81 96,5 0,0 1,0 0,7 1,8
117 L 2.758 -11,1 8,39 96,5 0,0 1,0 0,7 1,8
118 V 1.862 -21,1 6,04 96,8 0,0 1,3 0,7 1,2
119 L 1.862 -21,1 2,36 95,5 0,0 0,1 0,9 3,5
120 V 621 -23,3 2,28 97,8 0,0 0,1 0,9 1,2
121 L 621 -23,3 0,06 18,7 0,0 0,0 0,6 80,7
122 L 29.751 65,6 10,14 97,0 0,0 1,0 0,7 1,3
123 V 16.616 -28,3 6,59 0,1 1,5 98,4 16 ppm 0,0
TABLA 2 (continuación)
Corriente Fase Presión Temp. Flujo másico % en moles
(kPa) (°C) total (kg-mol/s)
CO_{2} N_{2} CH_{4} H_{2}S C_{2+}
124 V/L 1.931 -22,2 1,81 96,5 0,0 1,0 0,7 1,8
125 V 621 -22,2 1,81 96,5 0,0 1,0 0,7 1,8
126 L 2.758 -101,7 1,59 0,1 1,5 98,4 16 ppm 0,0
128 V 6.895 56,1 0,45 0,1 1,5 98,4 16 ppm 0,0
V: vapor; L: líquido
TABLA 3 Comparación de requisitos de potencia de compresión de refrigerante en GNL convencional/CFZ frente a GNLP/CFZ
Potencia (KW) Potencia (KW)
Convenc/CFZ GNLP/CFZ Diferencia Convenc/CFZ GNLP/CFZ Diferencia
A 162.210 115.960 46.250 120.962 86.473 34.489
B 86.090 41.490 44.600 64.198 30.940 33.259
C 14.031 0 14.031 10.463 0 10.463
D 262.331 157.450 104.881 195.623 117.412 78.211
E 167% 100% 67% 167% 100% 67%
A: compresores de refrigerante propano
B: compresores de refrigerante etileno
C: compresores de refrigerante metano
D: Potencia total instalada para la compresión del refrigerante
E: porcentaje de la potencia instalada con respecto a GNLP/CFZ

Claims (31)

1. Un procedimiento para producir un líquido presurizado rico en metano a partir de una corriente de alimentación de varios componentes que contiene metano y un componente solidificable que tiene una volatilidad relativa inferior a la del metano, procedimiento caracterizado porque comprende:
(a) introducir la corriente de alimentación de varios componentes en un sistema de separación que tiene una sección de solidificación que funciona a una presión superior a aproximadamente 1.380 kPa y en condiciones de formación de sólidos para el componente solidificable y una sección de destilación situada debajo de la sección de solidificación, produciendo el citado sistema de separación una corriente de vapor rico en metano y una corriente líquida rica en el componente solidificable;
(b) enfriar por lo menos una porción de la citada corriente de vapor para producir una corriente licuificada rica en metano que tiene una temperatura superior a aproximadamente -112°C y una presión suficiente para que el producto líquido esté en o por debajo de su punto de burbujeo
(c) retirar una primera porción de la corriente licuada de la etapa (b) como corriente de producto licuificado rico en metano; e
(d) introducir una segunda porción de la corriente licuificada de la etapa (b) en el citado sistema de separación para proporcionar refrigeración al citado sistema de separación.
2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además introducir la corriente de producto licuificado en un medio de almacenamiento para su almacenamiento a una temperatura superior a aproximadamente -112°C.
3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de enfriamiento (b) comprende además las etapas de comprimir la citada corriente de vapor a una presión alta, enfriar por lo menos una porción de la citada corriente comprimida en un cambiador de calor y expandir la corriente enfriada y comprimida a una presión menor con lo que la corriente comprimida se enfría adicionalmente produciendo una corriente licuada rica en metano que tiene una temperatura superior a aproximadamente -112°C y una presión suficiente para que el producto líquido esté en o por debajo de su punto de burbujeo.
4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el enfriamiento de la corriente comprimida en el cambiador de calor es por intercambio indirecto de calor con la corriente de vapor de la etapa (a).
5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque comprende además enfriar la corriente líquida producida por el citado sistema de separación mediante expansión a presión y usar la corriente líquida enfriada y expandida para enfriar por intercambio indirecto de calor la corriente comprimida.
6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque comprende regular la presión de la corriente comprimida y la presión de la corriente expandida para evitar la formación de sólidos en la segunda porción de la corriente licuada introducida en el sistema de separación.
7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el sistema de separación de la etapa (a) comprende una primera columna de destilación y una segunda columna de destilación, comprendiendo la citada primera columna de destilación una sección de destilación y una sección de solidificación encima de la sección de destilación y comprendiendo la citada segunda columna de destilación una sección de destilación, procedimiento que comprende además las etapas de introducir la citada corriente de alimentación de varios componentes de la etapa (a) en la citada primera columna de destilación, alimentar una corriente de vapor de cabeza procedente de la citada zona de solidificación a una región inferior de la segunda columna de destilación, retirar de la segunda columna de destilación una corriente de vapor y enfriar la citada corriente de vapor de acuerdo con la etapa (b), alimentar la segunda porción de la corriente licuada de la etapa (d) a la región superior de la citada segunda columna de destilación, retirar de la citada segunda columna de destilación una corriente líquida del fondo y alimentar la corriente líquida del fondo a la citada zona de solidificación de la citada primera columna de destilación.
8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de separación comprende una primera sección de destilación, una segunda sección de destilación debajo de la primera sección de destilación y una zona de solidificación entre la primera y la segunda sección de destilación, en el que la segunda porción de la corriente licuada de la etapa (d) se introduce en la primera sección de destilación.
9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el enfriamiento de la citada corriente de vapor en la etapa (b) se realiza en un cambiador de calor enfriado por un sistema de refrigeración en circuito cerrado.
10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el sistema de refrigeración en circuito cerrado tiene propano como refrigerante predominante.
11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el sistema de refrigeración en circuito cerrado tiene un refrigerante que comprende metano, etano, propano, butano, pentano, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y nitrógeno.
12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además, antes de la etapa (b), pasar por el citado procedimiento el gas evaporado resultante de la evaporación de gas licuado rico en metano.
13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la licuación de la corriente de gas se realiza usando dos ciclos de refrigeración en circuito cerrado dispuestos en cascada.
14. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente de gas de varios componentes de la etapa (b) tiene una presión superior a 3.100 kPa.
15. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el componente solidificable es dióxido de carbono.
16. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de enfriamiento (b) comprende además las etapas de comprimir la citada corriente de vapor dando una corriente comprimida, enfriar por lo menos una porción de la citada corriente comprimida en un cambiador de calor, retirar una primera porción de la corriente comprimida y enfriada como corriente de gas producto y expandir una segunda porción de la corriente comprimida y enfriada a una presión menor, con lo que la corriente comprimida se enfría adicionalmente produciendo una corriente licuada rica en metano que tiene una temperatura superior a aproximadamente -112°C y una presión suficiente para que el producto líquido esté en o por debajo de su punto de burbujeo.
17. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha etapa de enfriamiento (b) incluye:
(1) comprimir dicha corriente de vapor a una corriente con presión más alta;
(2) enfriar, al menos, una porción de dicha corriente comprimida usando la refrigeración disponible en dicha corriente de vapor de la etapa (a); y
(3) expandir dicha corriente comprimida enfriada para enfriar adicionalmente dicha corriente comprimida, siendo predominantemente dicha corriente expandida una corriente licuificada.
18. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque comprende además recuperar una porción de dicha corriente de vapor comprimida de la etapa (1) y enfriar la porción restante de dicha corriente de vapor según la etapa (2).
19. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque dicha corriente de vapor de la etapa (a) es calentada con anterioridad a la compresión de la etapa (1).
20. El procedimiento de acuerdo con 1 a reivindicación 17, caracterizado porque el sistema de separación comprende una primera sección de destilación, una segunda sección de destilación por debajo de dicha primera sección de destilación y una zona de congelación entre las secciones de destilación primera y segunda, en el que la corriente expandida de líquido se introduce dentro de la primera sección de destilación.
21. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque la citada corriente de alimentación de varios componentes se introduce debajo de la primera sección de destilación.
22. El procedimiento de acuerdo con 1 a reivindicación 17, caracterizado porque comprende además retirar el líquido del sistema de separación, enfriar dicho líquido mediante un medio de expansión a presión, y al menos vaporizar parcialmente dicho liquido mediante un intercambiador de calor con la corriente comprimida de la etapa (1).
23. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque comprende además separar del sistema de separación líquido enriquecido con el citado componente solidificable, enfriar el citado líquido enriquecido con el componente solidificable por un medio de expansión a presión y enfriar la corriente de alimentación de varios componentes, antes de que entre en el sistema de separación, por intercambio con el citado líquido expandido enriquecido con el componente solidificable.
24. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque comprende además enfriar la corriente de varios componentes por un medio de expansión antes de que entre en el sistema de separación.
25. El procedimiento de la reivindicación 17, caracterizado porque la presión de la corriente de presión más alta de la etapa (1) y la presión de la corriente expandida (3) están controladas para prevenir la formación de sólidos en la corriente de alimentación para el sistema de separación en el sistema de la etapa (d).
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26. El procedimiento de la reivindicación 17, caracterizado porque la corriente de producto licuificado recuperado de la etapa (c) tiene una presión por encima de aproximadamente 1.380 kPa.
27. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha etapa de enfriamiento (b) incluye:
(1) comprimir dicha corriente de vapor a una corriente con presión más alta;
(2) enfriar al menos una porción de dicha corriente comprimida usando la refrigeración disponible en dicha corriente de vapor de la etapa (a);
(3) expandir dicha corriente comprimida enfriada para enfriar adicionalmente dicha corriente comprimida, siendo dicha corriente expandida predominantemente líquida a una presión por encima de 1.380 kPa;
y en el que dicha etapa de retirada (c) incluye:
(4) recuperar de la corriente expandida una corriente de producto licuificado enriquecido en metano a una presión por encima de aproximadamente 1.380 kPa.
28. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de enfriamiento se lleva a cabo mediante un sistema de refrigeración de circuito cerrado.
29. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 28, caracterizado porque la licuación de la corriente de alimentación se realiza con un sistema de refrigeración en circuito cerrado.
30. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 28, caracterizado porque comprende combinar, antes de la licuación de la corriente de alimentación, con la corriente de vapor procedente del sistema de separación el gas evaporado resultante de la evaporación de gas natural licuado.
31. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 17, en el que dicha etapa de compresión (1) incluye una primera etapa de compresión seguida por una primera etapa de enfriamiento tras el enfriador y una segunda etapa de compresión seguida por una segunda etapa de enfriamiento tras el enfriador y en el que una porción del producto de dicha segunda etapa de enfriamiento tras el enfriador se recupera como un producto de gas vendible a aproximadamente 16.823 kPa y aproximadamente a 51,7°C.
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