República Bolivariana de Venezuela. Venezuela. Ministerio de Educación Superior. Universidad Gran Mariscal de Ayacucho. Ayacucho. acultad de !ost"rado. #úcleo Mona"as.
GAS NATURAL LICUADO (GNL)
acilitador$ Nelson Ferreira
Realizado por$
Blanco, Felix Chacín, Chacín , Yannelys Figuera, Ivis Lira, Liz Ruiz, Albanelly Santamaría, Anita
Matur%n& dicie'bre de ())*
!"IC#$
•
"#FI!ICI%! "# &AS !A'(RAL LIC(A")$ LIC(A")$
•
C)*+)SICI%! "#L &AS !A'(RAL Y &AS !A'(RAL LIC(A")$
•
CARAC'#RS'ICAS "#L &AS !A'(RAL !A'(RAL LIC(A")$
•
"IF#R#!CIAS 'C!ICAS#!'R# &!L, &!S, &L+ Y &'L$
•
CA"#!A "#L +R)C#S) "#L &AS !A'(RAL LIC(A")$ - EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN. - LICUEFA LICUEFACCIÓN Y SUS ETAPA ETAPAS. -
TRANSPORTE.
- REGASIFICACIÓN. •
TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN.
*#RCA") I!'#R!ACI)!AL "#L &AS !A'(RAL !A'(RAL LIC(A")$
I!'R)"(CCI%!$
El gas natural licuado (GNL) es gas natural que ha sido enfriado hasta el punto que se condensa a líquido, lo cual ocurre a una temperatura de aproximadamente –11!" # a presi$n atmosf%rica& Este proceso, denominado 'licuefacci$n, permite reducir su olumen en aproximadamente ** eces, facilitando su almacena+e en grandes cantidades # oli%ndolo ms econ$mico para su transporte en arcos& La Licuefacci$n es la etapa que tiene como funci$n conertir gas natural a estado líquido, para que así pueda ser transportado en arcos& .ado que la licuefacci$n del gas natural implica traa+ar a temperaturas en el entorno de -1* /", es necesario eliminar cualquier componente susceptile de congelarse (agua, gases cidos e hidrocaruros pesados) durante el proceso de enfriamiento # ostruir el circuito de %ste o producir da0os (corrosi$n, picaduras, etc&) así como compuestos que puedan resultar nocios para la instalaci$n, como es el caso del mercurio& ami%n es necesario eliminar la presencia de compuestos que excedan el límite permitido por las especificaciones del gas comercial otenido en el punto de recepci$n, una e2 apori2ado en GNL& El estudio del proceso de licuefacci$n puede ser diidido en dos partes, el circuito de gas natural # los ciclos de refrigeraci$n& En el presente traa+o se explicar detalladamente la cadena de proceso del Gas Natural Licuado, el proceso de licuefacci$n con sus respectias etapas, así como tami%n, los
ciclos
termodinmicos
inolucrados
en
el
proceso
de
licuefacci$n&
"#FI!ICI%! "#L &AS !A'(RAL LIC(A")$ El gas natural licuado (GNL) es gas natural que ha sido enfriado hasta el punto que se condensa a líquido, lo cual ocurre a una temperatura de aproximadamente –11!" # a presi$n atmosf%rica& Este proceso, denominado 'licuefacci$n, permite reducir su olumen en aproximadamente -.. veces, facilitando su almacena+e en grandes cantidades # oli%ndolo ms econ$mico para su transporte en arcos&
C)*+)SICI%! "#L &AS !A'(RAL Y "#L &!L El gas natural est compuesto principalmente por metano, pero tami%n contienen etano, propano e hidrocaruros ms pesados& 3eque0as cantidades de nitr$geno, oxígeno, di$xido de carono, compuesto de a2ufre # agua tami%n pueden ser encontrados en el gas natural& En el siguiente grfico puede oserarse una composici$n típica del gas natural&
"4.EN4 5NEG64.4.EL G47 L5
Com/osici0n 'í/ica 1el &as !atural
El GNL est compuesto en su ma#oría de metano, como se muestra en el siguiente grfico&
CARAC'#RS'ICAS "#L &AS !A'(RAL LIC(A")$
Es un líquido criog%nico8 "omo el proceso de licuefacci$n consiste en el
enfriamiento del gas purificado mediante el uso de refrigerantes, el GNL es un líquido criog%nico& El t%rmino 'criog%nico significa a+a temperatura, generalmente por dea+o de -9:!"&
El GNL es un líquido puro, con una densidad de alrededor del ;<= de la
densidad del agua&
Los contaminantes que se encuentran presentes se extraen para eitar que se
congelen # da0en el equipo cuando el gas es enfriado a la temperatura del GNL # para cumplir con las especificaciones t%cnicas del gasoducto en el punto de entrega&
El GNL es inodoro, incoloro, no t$xico& 7in emargo, como cualquier material
gaseoso, el gas apori2ado del GNL, puede causar asfixia en un lugar sin entilaci$n&
"IF#R#!CIAS 'C!ICAS #!'R# &!L, &!S, &!C, &L+ Y &'L El GNL es confundido mu# frecuentemente con otros productos como líquidos de gas natural, gas natural comprimido, gas licuado de petr$leo, gas-a-líquidos. 4 continuaci$n se explica detalladamente la diferencia entre estos& El Líquido de Gas Natural (LGN) est compuesto ma#ormente por mol%culas que son mas pesadas que el metano& Estas mol%culas se licuan ms rpido que el metano& LGN est compuesto por mol%culas de hidrocaruro que comien2an con etano # aumentan en tama0o ha medida que se agregan tomos de carono&
Com/osici0n 1el L&!
El GNL # GN7 (gas natural seco) poseen los mismos componentes químicos #a que son el mismo hidrocaruro (la ma#oría es metano con un peque0o porcenta+e de etano)& La diferencia es el estado en que se encuentra cada uno, mientras que el segundo se halla seco (en estado gaseoso), el primero se halla en estado líquido, para lo cual se ha disminuido su temperatura (por ende, al mantenerse su presi$n igual a la atmosf%rica, su olumen es casi ** eces inferior)& El Gas Natural "omprimido (GN") es tami%n gas natural con la diferencia de que en lugar de camiar su estado de gaseoso a líquido, se consera como gas en tanques metlicos a una presi$n de alrededor >** ar& El GN" es gas natural que es presuri2ado # almacenado en cilindros (similares a los cilindros utili2ados para soldar) a presiones de hasta :&** 375& Generalmente, el GN" tiene la misma composici$n que el gas natural transportado en gasoductos, es decir, el gas ha sido deshidratado (se le ha extraído el agua) # todos los otros elementos reducidos a rastros para eitar corrosi$n& El GN" es frecuentemente usado como comustile para ehículos # es lleado al motor como apor a a+a presi$n (no ma#or a :** psi)& El Gas Licuado de 3etr$leo (GL3), consiste sicamente en propano # utano& 4mos se pueden otener del gas natural mediante procesos que logren su condensaci$n seguidos de destilaci$n& ?tra manera es mediante procesos de crac@ing lleados a cao en refinerías& 4 presi$n atmosf%rica # temperatura amiente (1 atm$sfera # >*!"), el GL3, se encuentra en estado gaseoso& 3ara otener líquido a presi$n atmosf%rica, la temperatura del utano dee ser inferior a -*,,>!"& En camio, para otener líquido a temperatura amiente, se dee someter al GL3 a presi$n& 3ara el utano, la presi$n dee ser de ms de > atm$sferas& 3ara el propano, la presi$n dee ser de ms de A atm$sferas& Generalmente se distriu#e fraccionado en garrafas (utano) # cilindros (propano), aunque tami%n existen redes de distriuci$n por gasoducto& 7e usa con fines dom%sticos (principalmente calefacci$n # cocina&
Com/osici0n 1el &L+
La tecnología de GL (gas a líquido), se utili2a para la faricaci$n de naftas, gasoil # otros comustiles a partir de gas natural& La enta+a de los mismos por sore los tradicionales es que poseen menos contaminantes (casi no contiene sulfuros de hidr$geno), # por ende producen menos poluci$n&
+ro1uctos 1e &as a Lí2ui1o
CA"#!A "#L +R)C#S) "#L &AS !A'(RAL LIC(A")$ En el siguiente diagrama se muestra los procesos que forman parte de la cadena de Gas Natural Licuado&
Los procesos dentro de la cadena de GNL son8 1& Exploraci$n # 3roducci$n&
>& Licuefacci$n& :& ransporte ;& 6egasificaci$n& <& ransporte # distriuci$n& 4 continuaci$n se explicar cada uno de estos procesos&
34$ #x/loraci0n y +ro1ucci0n5 3ara encontrar gas natural en la corte2a terrestre # llearlo a los consumidores& Buchas eces, el gas se descure durante la Csqueda de petr$leo& El Gas natural iene de #acimientos dea+o de la superficie de la tierra& 4lgunas eces, sue a la superficie naturalmente # es producido solo (gas no-asociado), otras eces llega a la superficie con petr$leo (gas asociado), # otras eces es producido constantemente como en ertederos de asura& El gas natural es un comustile f$sil, o sea, proiene de un material orgnico depositado # enterrado en la tierra hace millones de a0os atrs&
64$ Licue7acci0n5 El gas que alimenta a la planta de licuaci$n iene de los campos de producci$n& El proceso de licuaci$n consiste en el enfriamiento del gas purificado mediante el uso de refrigerantes& La planta de licuaci$n puede consistir en arias unidades paralelas, llamadas 'trenes& El gas natural es licuado a una temperatura aproximada de -1*!"& 4l licuarse el gas, su olumen se reduce por un factor de **, lo que quiere decir que el GNL utili2a 1D** del espacio requerido por una cantidad comparale de gas a temperatura amiente # presi$n atmosf%rica&
.ado que la licuefacci$n del gas natural implica traa+ar a temperaturas en el entorno de – 1* /", es necesario eliminar cualquier componente susceptile de congelarse (agua, gases cidos hidrocaruros pesados), durante el proceso de enfriamiento # ostruir el circuito de %ste o producir da0os (corrosi$n, picaduras, etc), así como compuestos que puedan resultar nocios para la instalaci$n, como es el caso del mercurio& En lo que sigue se descriirn los procesos que permiten purificar # acondicionar el gas preiamente a su refrigeraci$n # licuaci$n& 1-& ratamiento8 El proceso de tratamiento es usado para la remoci$n de gases cidos, "?>, >7 # otros componentes de a2ufre& Existen numerosos procesos, engloados en cuatro tipos principales8 1) 3or reacci$n química (asorci$n) >) 3or disoluci$n en un solente (soluci$n) :) 3or fi+aci$n física (adsorci$n) ;) 3rocesos mixtos de los anteriores -7olentes8 Ftiles para tratar los gases cidos& En la etapa de extracci$n de "?>, para eitar que se generen productos s$lidos con la reducci$n de la temperatura, se reali2a la purificaci$n del gas por adsorci$n del di$xido de carono # el agua existentes en el mismo, por medio de la aplicaci$n de una corriente inersa de soluci$n de mono-etanolamina (BE4)& La Bonoetanolamina (BE4), es el solente químico de ma#or uso en la industria& La BE4 es de utilidad, cuando la presi$n parcial del gas cido en la corriente de entrada tiene un alor a+o& 3ero, es necesario tener en cuenta que la corriente # formaci$n de espuma es uno de los principales prolemas de operaci$n con BE4& El proceso es como muestra el diagrama, el gas natural caliente # a alta presi$n entra en la "olumna de 4sorci$n por aa+o # reacciona contra-corriente con la soluci$n de amina en las ande+as de contacto que se encuentran en el interior de la misma& La amina conteniendo los cidos se drena por el fondo de la columna& La reacci$n es reersile # el asorente se regenera (a alta temperatura #Do a+a presi$n) en un ciclo separado # se
uele a utili2ar& El ciclo de regeneraci$n de las aminas contiene una torre de separaci$n, una caldera, dos intercamiadores, aerorrefrigerantes, dep$sitos de regulaci$n # arias omas8 por sí solo, el ciclo representa unas ; eces el coste de la columna de asorci$n&
-4sorentes8 "omo son los filtros moleculares& 7on usados para remoer los rastros de componentes de a2ufre& 3ueden ser usadas para asorer físicamente los componentes cidos, tales como el sulfuro de hidr$geno # el di$xido de carono # luego se regeneran utili2ando temperaturas eleadas o descenso de presi$n& -7eparaci$n por destilaci$n8 El "?> puede separarse usando el m%todo de 6#an-olmes, en el que se usa apor de NGL (natural gas liquid) para suprimir el frío del "?>& Es Ctil para recuperar grandes cantidades de "?>
.
>-& .eshidrataci$n # filtrado8 7e le extrae la humedad al gas hasta lograr alores menores a 1 ppm& Luego se reali2a un filtrado para extraer tra2as de mercurio # partículas s$lidas, # adems se produce la separaci$n de los hidrocaruros pesados por condensaci$n parcial& La deshidrataci$n preiene la formaci$n de gases hidratados reduciendo la corrosi$n en las líneas de transmisi$n& Los m%todos ms usados son8
1& Enfriamiento directo8 El agua saturada contenida en el gas natural disminu#e con el incremento de presi$n o la disminuci$n de temperatura& >& 4sorci$n de agua en glicoles8 7e hace pasar el gas por un filtro de glicol, normalmente EG, el cual se comina con el agua& La corriente de glicol dee ser recargada constantemente #a que algo de EG podría reaccionar # formar mol%culas no deseadas& En las plantas de extracci$n de líquidos se prefiere el etilenglicol deido a los siguientes factores8
7e requiere menos cantidad en circulaci$n para alcan2ar el mismo
grado deshidrataci$n deido a su a+o peso molecular&
7u a+a iscosidad eita la formaci$n de emulsiones con los
hidrocaruros&
Es menos solule en los hidrocaruros eitando las p%rdidas por
diluci$n&
3resenta menos prolemas con formaci$n de espuma&
:& 4dsorci$n de agua por s$lidos8 La adsorci$n descrie un proceso en el cual las mol%culas del gas son mantenidas en la superficie de un s$lido por fuer2as superficiales& La selecci$n del proceso de asorci$n dee tener en cuenta la composici$n del gas a la entrada de la planta, las condiciones termodinmicas # el coste de la instalaci$n # del asorente& na e2 eliminadas las impure2as # los gases cidos, la corriente principal de gas natural est saturada de agua (los asorentes para la eliminaci$n de gases cidos siempre se utili2an disueltos en agua)& "on el gas #a seco, dulce # limpio, por Cltimo se le hace pasar por las columnas de eliminaci$n de mercurio, las cuales contienen lechos con car$n actiado impregnado en un compuesto especial de a2ufre& "uando el car$n actiado sesatura ha# que camiar los lechos #a que no es regenerale, aunque deido a los ínfimos contenidos de mercurio en la ma#oría de los casos el interalo entre sustituciones no suele ser inferior a > a0os&
En el siguiente diagrama se muestra un esquema del proceso de deshidrataci$n # filtrado&
:-& "ircuito de 6efrigeraci$n& El prop$sito de los ciclos de refrigeraci$n es eliminar el calor sensile # latente del gas natural, de forma que se transforma de estado gaseoso a alta presi$n a estado líquido a presi$n atmosf%rica& no de los procesos usados es el H":DB6H de 43"5 (refrigeraci$n por me2cla de fluidos refrigerantes # preenfriamiento con propano), el cual cuenta con una notale fiailidad # experiencia racias a las plantas construidas hasta la fecha&
.e acuerdo a la figura mostrada, este proceso emplea dos circuitos de refrigeraci$n& El primero emplea como fluido refrigerante propano # el segundo una me2cla de etano, propano, metano # nitr$geno otenidos tras el fraccionamiento de los ">I& La composici$n de la me2cla de refrigerantes est en funci$n de la composici$n del gas natural de entrada a la planta& El gas natural, despu%s de pasar por los sistemas de pretratamiento, es enfriado en el eaporador de propano& La presi$n del propano se a+usta deforma que se otiene la menor temperatura posile en la corriente de gas natural sin que se formen condensaciones en la misma& 3osteriormente, el gas entra en el intercamiador criog%nico principal, el cual refrigera el gas natural mediante un circuito cerrado de una me2cla de refrigerantes& La corriente de refrigerantes es enfriada a la salida del compresor por agua de mar # posteriormente por propano en los eaporadores de alta, media # a+a temperatura& .espu%s de licuar el gas natural, %ste es suenfriado antes de ser almacenado& El gas natural licuado es parcialmente suenfriado de forma que se produ2ca lamenor cantidad de apor en el llenado de los tanques, seguido de una expansi$n a una presi$n ligeramente superior a la atmosf%rica& El flash gas generado durante la expansi$n, +unto al gas procedente de la apori2aci$n en los tanques, se utili2a como comustile para la alimentaci$n de las turinas de gas de la planta& 7i el gas natural contiene un alto contenido en nitr$geno, %ste dee ser eliminado& Esta operaci$n generalmente se reali2a en la expansi$n final& 4 continuaci$n se presenta un esquema de una parte del proceso, donde se uica el intercamiador criog%nico principal8 en %l se produce la transferencia de calor desde el gas pretratado # la me2cla de refrigerantes& Luego, el gas, #a licuado, se dirige al tanque de almacenamiento&
;-& Licuaci$n # 4lmacenamiento del GNL8 7e produce el enfriamiento necesario para su licuaci$n& El GNL producido se enía al tanque de almacenamiento, el cual lo mantiene a su temperatura de licuaci$n, operando a una presi$n de >* a 9* mar& El GNL es almacenado en tanques de paredes doles a presi$n atmosf%rica, que ms ien es un tanque dentro de otro& El espacio anular entre las dos paredes del tanque est cuierto con un aislante& El tanque interno en contacto con el GNL, est faricado con materiales especiali2ados para el sericio criog%nico # la carga estructural creada por el propio peso del GNL& Los dep$sitos de GNL poseen tanque interior metlico (acero al J= de Ni) # tanque exterior de hormig$n pretensado& Este es capa2 de contener una eentual fuga de GNL desde el tanque interior& Entre los dos tanques existe un material aislante, con el fin de minimi2ar la entrada de calor desde el amiente& La losa de hormig$n del fondo del dep$sito exterior est atraesada por una serie de tuos que contienen resistencias de calefacci$n, cu#o o+eto es mantener el terreno a temperatura superior a la de congelaci$n& La tapa del dep$sito interior la constitu#e un techo suspendido de la cCpula del exterior por medio de tirantes& Este techo suspendido permite la comunicaci$n entre los apores presentes sore la superficie del líquido # el gas contenido a+o la cCpula& El techo suspendido est aislado, por el lado cCpula, con una manta de fira de idrio& odas las conexiones de entrada # salida de líquido # gas del tanque, así como las conexiones auxiliares para nitr$geno # tomas de instrumentaci$n, se hacen a tra%s de la cCpula, con lo que se tiene una medida de seguridad pasia consistente en eitar posiles fugas de GNL& La siguientes figura muestra un modelo típico del tanque de almacenamiento&
"ae destacar que las condiciones del gas en la planta de licuaci$n an a ser diferentes a las de producci$n # transporte, #a que los equipos # materiales que se an a utili2ar son mucho ms sensiles a algunas impure2as& En primer lugar, el agua que satura la corriente de gas a su llegada a la planta puede congelarse proocando oturaciones en arias partes de la mismaK adems las a+as temperaturas faorecen la formaci$n de hidratos al aumentar la condensaci$n de apor de agua (los hidratos se destru#en a presi$n atmosf%rica, pero en las plantas de GNL a presi$n ha de mantenerse eleada hasta el final del proceso)& 3or ello el punto de rocío que se considera admisile en gasoductos no ale como criterio de dise0o en plantas de GNL8 en %stas normalmente se requiere un punto de rocío de -<*!" para el gas que entra en la 2ona de refrigeraci$n&
CICL)S '#R*)"I!8*IC)S$ "uando se aporta calor a una sustancia su temperatura aumenta& Este principio tiene una excepci$n en los puntos en los que se produce un camio de estado& 4 la temperatura de eullici$n (o a la de fusi$n) el proceso de calentamiento se estanca # aunque sigamos aportando calor la temperatura no sue hasta pasado un tiempo& El calor aportado en ese espacio de tiempo se llama calor latente de eullici$n (o de fusi$n) # representa la energía necesaria para camiar la disposici$n de las mol%culas, rompiendo la cohesi$n preia, cuando pasa de líquido a apor (o de s$lido a líquido)&
?tro fen$meno termodinmico que resulta importante recordar es que el camio de fase líquido-apor de un fluido se produce de distinta manera dependiendo de las condiciones de presi$n # temperatura, segCn el diagrama de Bollier para ese fluido& 3or Cltimo est el efecto oule-homson8 Bediante este efecto oseraron que la temperatura de un as a presi$n disminuía sensilemente al expandirlo a tra%s de una lula reguladora& Estos son los principios termodinmicos que se aproechan en los ciclos
7rigorí7icos de eaporaci$nDcondensaci$n& Eligiendo adecuadamente el fluido refrigerante, para el rango de temperaturas en el que se traa+ar, se conseguir recoger una cantidad importante de calor de la cuenta caliente # entregarlo a la fuente fría& En las plantas de licuaci$n de gas natural se utili2an siempre ciclos frigoríficos& Las etapas del ciclo frigorífico son8
Com/resi0n8 "onsiste en el aumento de la presi$n del gas refrigerante (que se
encuentra en su totalidad en fase gas, a a+a presi$n # a la temperatura del foco frío), en un compresor& En esta fase, que es la que 'muee todo el ciclo, el traa+o mecnico se transforma en aumentar la energía interna del fluido refrigerante (presi$n # temperatura)
Con1ensaci0n5 "onsiste en el enfriamiento # condensaci$n del gas a alta
presi$n, por medio de entiladores (si el foco caliente es la atm$sfera) o intercamiadores (si el foco caliente es otro fluido)& Esto es posile porque la temperatura a la salida del compresor es ma#or que la del foco caliente& En esta fase el refrigerante cede calor al exterior, especialmente durante la transformaci$n de gas a líquido (el calor latente del camio de fase)&
#x/ansi0n8 Es la disminuci$n de la presi$n del –ahora líquido- refrigerante, en
una lula laminadora (la cual se sitCa a la entrada del apori2ador para que el proceso sea lo ms adiatico posile)& 4l a+ar la presi$n a+a la temperatura #, de acuerdo con el diagrama de Bollier, el nueo punto de equilirio se estalece en un punto en el que una parte del líquido se ha apori2ado (la temperatura tami%n disminu#e pero en mucha menor proporci$n)&
9a/orizaci0n8 La apori2aci$n del refrigerante continCa en el foco frío hasta
que toda su masa pase a estado gaseoso& La expansi$n de la etapa anterior –o me+or dicho, la relaci$n de compresi$n inicialEl proceso de licuaci$n de gas natural se asa en estos ciclos termodinmicos, los cuales pueden diidirse en8
34$ +rocesos con re7rigerante mixto5 Es un ciclo de refrigeraci$n tradicional – respeta las cuatro etapas del ciclo termodinmico, explicado anteriormente que utili2a como fluido refrigerante a una me2cla de propano, etileno, metano # nitr$geno&
64$ +rocesos en casca1a5 3resenta dos primeras etapas (una de propano # otra de etileno) que respetan el ciclo termodinmico tradicional& La tercera etapa se asa en los traa+os reali2ados por "arl Mon Linde para licuar aire (lo que consigui$ finalmente en 1AJ<)& El fluido frigorífico, en este caso es metano, pero el ciclo no es cerrado sino semiaierto #a que la corriente de gas natural a licuar ("; en un J<= aproximadamente) se me2cla con el fluido frigorífico (metano puro) a la entrada del condensador #, l$gicamente, no se puede licuar #a que intercamia calor con el propio metano& La licuaci$n se produce al final por el efecto oule-homson, al de+ar expandir el gas hasta la presi$n atmosf%rica& 4sí, en este caso, el apori2ador no es un intercamiador como en los casos anteriores sino una lula laminadora asociada a un cilindro de expansi$n o el mismo tanque de GNL (el efecto oule-homson aplica igual)& En 1J, en un proceso que %l llam$ 'en cascada de 1 ciclo pero que actualmente es conocido como 'de refrigerante mixto& En la prctica, los procesos actuales de licuaci$n son complicadas cominaciones de etapas de enfriamiento en cascada o en paralelo, utili2ando o no refrigerantes mixtos& Las diferencias entre los procesos que ho# se utili2an se relacionan con8 1) El nCmero de circuitos de refrigeraci$n >) El tipo de refrigerante utili2ado :) El tipo de intercamiador
En la industria de GNL ha# cuatro dise0adores de plantas que se usan industrialmente8 proceso con intercamiados de tuos en espiral de 4ir 3roducts (43"5 # 43O), la cascada optimi2ada de 3hillips, el triple ciclo refrigerante de Linde # el proceso de ca+a fría con me2cla refrigerante de Plac@ and Meatch (365"?)&
:4$ 'RA!S+)R'#5 Los uques de transporte de gas natural licuado, tami%n denominados metaneros, son proalemente los arcos mercantes ms sofisticados # de ms alta tecnología& odos cuentan con dole casco # en el lugar de las odegas tienen hailitados uno o arios dep$sitos criog%nicos que permiten mantener la carga a una temperatura de -11!"& Los transportadores de GNL son emarcaciones especialmente dise0adas # aisladas para preenir fuga o ruptura en el eento de un accidente& El GNL se almacena en un sistema especial dentro del casco interior donde se le mantiene a presi$n atmosf%rica # -11!"& En funci$n del aislamiento de los tanques, estos transportes pueden ser principalmente de dos tipos, amos igualmente id$neos, de modo que resulta mu# difícil distinguir el me+or8
El dise0o esf%rico (ipo HBossH)
El dise0o de memrana&
"omo puede oserarse en la figura 4ctualmente la ma#oría de los arcos de GNL usa los tanques esf%ricos (tipo HBossH)& 4 continuaci$n se explicar detalladamente los tipos de transportes mencionados anteriormente&
MOSS ROSEMBERG (ESFERA):
Este sistema utili2a dep$sitos
esf%ricos autosostenidos, no integrados en el casco del uque, construidos normalmente en aluminio& El aislamiento suele formarse con 3M", 3oliuretano # fira de idrio& Genera una cantidad de boil-o similar a la tecnología de memrana # es de fcil acceso para la inspecci$n # el mantenimiento, aunque difícilmente se produ2can p%rdidas en los tanques& .eido a su gran olumen, presentan ma#or ela al iento que las otras tecnologías& 3ueden admitir cargas parciales (no producen efecto slos!ing)& El Gross Tonna"e (G) de estos uques es superior al de los otros dos tipos&
*#*BRA!A5 Los dep$sitos consisten en una delicada pared
estanca, denominada memrana, # se separan de la estructura del uque por una capa de aislamiento& Las memranas se dise0an de tal manera que pueden asorer las dilataciones # contracciones t%rmicas& 4l mismo tiempo, la memrana constitu#e una arrera primaria que se completa con otra, secundaria, capa2 de retener al GNL en caso de accidente& 4ctualmente existen en el mercado dos tipos de memrana, segCn la empresa faricante8 la de echniga2, cu#a arrera primaria es de acero inoxidale inerado con configuraci$n ortogonal, # la de Ga2transport, con una arrera primaria de 4cero inar& (:*= Níquel)& En grandes rasgos, pueden nomrarse las siguientes características de los uques metaneros con sistema de memrana para el almacenamiento de GNL8
.eido al efecto slos!in" los tanques deen estar siempre cargados en
cantidades inferiores al 1*= de su capacidad mxima o ien ma#ores al J*= de la misma&
El tiempo de enfriamiento es mu# corto, admite camios rpidos de temperatura&
.ee mantenerse siempre una presi$n positia en el interior de los tanques, para
eitar su colapso&
3resentan poca superficie %lica al iento&
.eido a su estructura, resulta complicado encontrar posiles fugas en los
tanques, lo que dificulta el mantenimiento&
;4$ R#&ASIFICACI)!5 "onsiste en deolerle al gas natural el calor que le haía sido remoido durante el proceso de licuefacci$n& En la siguiente figura se puede oserar el proceso en una planta regasificadora de GNL&
4 continuaci$n se descrie el proceso8 El GNL se descarga del uque metanero utili2ando las omas criog%nicas que estn uicadas en el interior de los tanques de almacenamiento del arco& El GNL es omeado primero a un tanque de almac%n de dole-pared (a presi$n atmosf%rica) similar a aquel usado en la planta de licuaci$n, despu%s es omeado a alta presi$n a tra%s de diferentes componentes donde es calentado en un amiente controlado& El GNL es calentado pasndolo por tuerías calentadas directamente por calderas, agua de mar o a tra%s de tuerías calentadas por agua& El apor despla2ado durante la operaci$n de llenado del tanque en tierra se enía otra e2 al uque para restalecer la presi$n en el tanque del arco, modificada deido a la descarga& .urante la operaci$n de descarga del uque, la presi$n (relatia) en los tanques de almacenamiento se mantiene a 1<* mar (normalmente se encuentra en los 1A* mar)& La presi$n del tanque de GNL se controla principalmente extra#endo el gas eaporado con los compresores de boil-o & En caso de un aumento de presi$n en los tanques, el exceso de gas de eaporaci$n se puede eniar tami%n a la antorcha& Qa reali2ada la descarga, el GNL se extrae de los tanques en tierra utili2ando las llamadas omas primarias, que se encuentran en el interior de los tanques de almacenamiento& Estas omas impulsan al GNL para dirigirlo hacia el equipo regasificador, preio paso por el relicuador& En %ste, el gas comprimido por los compresores de boil-o se pone en contacto con el GNL # se condensa& 4 la salida del relicuador, se otiene GNL con una presi$n inferior a la exigida por la red de gas natural& Este GNL es aspirado por las llamadas omas secundarias, que le otorgan la presi$n necesaria para atraesar el sistema de regasificaci$n # alcan2ar la red con la presi$n requerida& El GNL puede suministrarse tami%n a camiones cisternas& La estaci$n de carga de camiones recie el líquido directamente desde las omas primarias& odos los equipos, las líneas principales de GNL (; de dimetro # ma#ores) # los cae2ales que no estn en funcionamiento se mantienen fríos por medio de un sistema de recirculaci$n&
<4$ 'RA!S+)R'# Y "IS'RIB(CI%!5 na e2 regasificado, la distriuci$n del gas natural se reali2a a tra%s de la red de gasoductos& No ostante, tami%n puede ser distriuido utili2ando camiones cisterna especiales& El gasoducto est formado por tuos de acero mu# elsticos # unidos entre sí por medio de soldaduras& .iscurre por una 2an+a que permite que la parte superior del conducto permane2ca enterrada al menos a un metro del suelo& 7e eita el contacto directo con el terreno por medio de un recurimiento de polietileno& El dimetro de la canali2aci$n se decide en funci$n de la cantidad de gas que a#a a fluir por ella& La principal enta+a del gasoducto sore transportes alternatios es su economía # su seguridad& Los consumidores residenciales # comerciales recien el gas para su uso diario proeniente de las compa0ías de gas locales o n forma de electricidad&
El mercado mundial del GNL
Los países líderes productores de gas natural y que comercializan GNL a los mercados mundiales son Argelia, Indonesia y Qatar. Sin embargo, muchas naciones uegan peque!os pero importantes roles como productores de gas natural y e"portadores de GNL, tales como Australia, Nigeria y #rinidad $ #obago. %n tanto, países como Angola y &enezuela est'n procurando alcanzar su m'"imo potencial en el mercado mundial de GNL. ( otros como Arabia Saudita, %gipto e
Ir'n, que tienen grandes reser)as de gas natural, tambi*n podrían participar como e"portadores de GNL.
INTRODUCCIÓN AL GNL
Las presiones altas en los tanques se e)itan por+ &enteo de la antorcha &'l)ulas de seguridad con descarga a la antorcha inalmente por medio de )'l)ulas de seguridad con descarga a la atm-sera Las presiones baas en los tanques se e)itan por+ /aro de las bombas primarias y del compresor de boil0o 123 mbar4 Inyecci-n de gas de emisi-n Inyecci-n de nitr-geno gaseoso 156 mbar4 &'l)ulas de seguridad de )acío, en condiciones de )acío de emergencia permiten la entrada de aire en el espacio del domo Normalmente, la eliminaci-n de )apores de GNL del tanque de almacenamiento se realiza como sigue+ 7etorno de )apor al buque 1durante la operaci-n de descarga4 %n)ío de )apor al compresor1es4 de gas de boil-of , para luego dirigirlo al relicuador -
-
-
-
-
-
-
-
-
%n)ío del )apor al compresor1es4 de gas de boil-of , para luego dirigirlo a la unidad de gas combustible 1pilotos de la antorcha y )aporizadores de combusti-n sumergida4 &apor en)iado a la antorcha -
