o 05 10 15 20 TfMPERATURpound CORRECIlON (-bT) Of

Figura 54- Depresi6n de la Temperatura de Formaci6n de Hidratos por Presencia de Moleculas no Formadoras de Hidratos a presiones de 2000-10000 Lpca

162

422 PrE

Como ya posibilidac en el gas de agua Ii agua pero

agua del i hibici

423 Inh

En este c mediante I utilizados cuando el siguientes

- Se disp - Se con~

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EI metanol aquella se I

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EI EG y el extraer LPlt recuperar y

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bull Se deterr

bull Se establ este valo

de

422 Prevenci6n de Hidratos

Como ya se dijo para que se formen hidratos se requiere la presencia de agua liquida y la posibilidad de que se tenga agua liquida a una presi6n dada aumenta can el contenido de agua en el gas Para evitar que se formen hidratos se debe buscar reducir la posibilidad de presencia de agua liquida esto se puede hacer de dos maneras agregando sustancias ue absorban el agua pero permanezcan elcQntacto can el gas durante el proceso deenfriamie -19 a retirando e l ~el gas antes de someterlo al proceso de enfriamiento En el primer caso ~abla de il hibicimiddot n de hidrat s y en el segundo caso se habla de deshidrataci6n del gas -423 Inhibici6n de Hidratos

En este caso como ya se mencion6 se reduce la temperatura de formaci6n de hidratos mediante la adici6n de una sustancia conocida como inhibidor Los inhibidores mas comunes utilizados son el metanol el Etilen Glicol (EG) y el DIETl LEN GLiCOL (DEG) sin embargo cuando el problema es solamente de inhibici6n de hidratos generalmente se usa metanol par las v

siguientes razones ~

Se dispersa facilmente en el gas ~c ~ ~ Se consigue facilmente en las cantidades requeridas ) Es el menos costoso y par 10 tanto no requiere tratamiento de regeneraci6n

EI metanol tiene desventajas como la contaminacion y el costa de recuperaci6n para evitar que aquella se presente

La inyecci6n de metanol es uti I en casas donde el volumen de gas es e ueiio y no amerita un pro~lJarldo el prob eroa e - oratos es raro oco frecuente a peri ICO

cuando el programa de inhibici6n es solo una fase temporal en el desarrollo del campo a cuando la inhibici6n se hace can un sistema de deshidrataci6n

EI EG y el DEG se usan principalmente en plantas de procesamiento a baja temperatura para extraer LPG la fase agua removida en el proceso contiene los glicoles y estos se pueden recuperar y regenerar

La cantidad de metanol a glicol que se necesita para bajar en un cierto valor la temperatura de formaci6n de hidratos se puede calcular can la siguiente expresi6n (5)

01)-- y) [0-~ KWd=---- shy bull ) (417)

100M - MW pr(I - V--

Donde

d Depresi6n de la temperatura de rocio OF a sea pound9- ad en Que se aspiLaa-Ledu r I tel eratura de formaci6n damphidratos del gas_

M Peso molecular del inhibidor K Constante igual a 2335 para el metanol y 4000 para los glicoles W Concentraci6n requerida del inhibidor en el agua en porcentaje par peso

EI procedimiento es el siguiente

bull Se determina la temperatura de formaci6n de hidratos del gas

bull Se establece la temperatura minima a la que se va encontrar el gas durante el proceso Can este valor y el anterior se puede calcular d

163

bull Se determina el contenido de agua en el gas bull De la ecuaci6n (417) se despeja W bull Conocido W y el contenido de agua en el gas se puede conocer las libras de inhibidor

requeridas y si esta masa se divide por la densidad se obtiene el volumen

Cuando el inhibidor es metanol parte de este se disuelve en el gas y por 10 tanto esto hay que tenerlo en cuenta y a la cantidad de metanol calculada en el paso anterior que seria la cantidad disuelta en el agua se debe agregar la cantidad disuelta en el gas para encontrar el volumen total de metanol a agregar La cantidad de metanol disuelta en la fase gaseosa se determina con la ayuaa-de la figura 55 a la cual se debe entrar con el valor de la presi6n en la ordenada y luego horizontalmente hasta cortar la linea identificada por la temperatura a la que se desea bajar el punto de rocio y de esta intersecci6n se baja verticalmente a la abscisa donde se lee un valor para

Ibs de Metanal MPCN de Gas

W ) Como W se conoce de la ecuaci6n (4 17) se puede despejar la cantidad de metanol disuelta en el gas y la cantidad total de metanol que se debe utilizar sera la suma del metanol disuelto en el agua mas el metanol disuelto en el gas

43 Deshidrataci6n del Gas

La forma mas efectiva par~Jl[eY~nir la formaci6n de hidratos el gas es retirand~ua de al una forma para evitar la presencia de-agua liore

La deshidrataci6n del gas es el proceso de remoci6n del vapor de agua de la corriente del gas para bajar la temperatura a la cual el agua se condensara Esta temperatura se conoce como punto de rocio del gas Tipicamente los valores de contenido permisibles de agua en el gas estan entre 4 y 7 IbmJMPCN Un contenido de agua de 7 IbmJMPCN corresponde a un punto de rocio de 32 of uno de 4 IbmMPCN corresponde a un punto de rocio de 20 of y uno de 2 IbmMPCN a OaF para una presi6n de 1000 Lpca

Deshidratar el gas a temperaturas de rocio menores que la temperatura minima a la cual se preve va a estar el gas evita problemas de formaci6n de hidratos y de corrosi6n

La remoci6n del agua se puede hacer de varias formas entre las cuales se pueden mencionar bull Expansi6n y separaci6n bull absorci6n bull adsorci6n bull Compresi6n ~ enfriamienfu bull Reacciones aLiTrliTcas

En el primer caso consiste en disminuir la presi6n bruscamente al gas a traves de una valvula de expansi6n 10 cual trae como consecuencia enfriamiento y por 10 tanto condensaci6n de liquidos estos liquidos luego son separados tal como se explic6 en 1105 procesos de separaci6n a baja temperatura

En el proceso de absorci6n el gas se pone en contacto con un liquido en contracorriente EI liquido tiene afinidad por el agua y al establecer contacto con el gas Ie remueve el vapor del agua el contacto se realiza en una torre lIamada contactora y en ella el gas entra por la parte inferior con toda el agua y sale por la parte superior con el contenido de agua requerido por su

164

libras de inhibidor

pnto esto hay que ~ seria la cantidad )ntrar el volumen sa se determina ~n la ordenada y a que se desea 10nde se lee un

J I disuelta en isuelto en el

ggua de

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--------------------~oooc

Figura 55- Carta para Determinar el Metanol Disuelto en el Gas(5)

165

parte el Iquido entra a la tarre por la parte superior con un contenido de agua muy bajo y sale por la parte inferior de la torre despues de removerle el agua al gas con un contenido de agua alto

En el proceso de deshidratacion por adsorcion el agua se remueve del gas al poner este en contacto con un solido que tiene afinidad por el agua y par tanto esta se adhiere a el EI contacto tam bien se realiza en una torre lIamada contactora y el gas entra con el agua por la parte superior y sale con el contenido de agua requerido por la parte inferior

EI metodo basado en reacciones quimicas es altamente efectivo pues practicamente remueve todo el agua del gas pero por tratarse de reacciones quimicas el proceso de regeneracion es dificil si no imposible y resulta bastante costoso

EI proceso de deshidratacion mas comun es el de absorcion pero cuan se requieren puntos de rocio muy bajos en el gas por ejemplo cuando este va a pasar por u planta criogenica se debe aplicar deshidrataci6n usando mallas moleculares para bajar el contenido de agua a valores de OJ)l) bmlMPCN

431 Descripci6n del Proceso de Deshidrataci6n por Absorci6n

Como ya se dijo el proceso de deshidrataci6n por absorci6n incluye el uso de un disecante Iquido para remover el vapor de agua del gas Aunque much os liquidos poseen la capacidad de absorber vapor de agua el Iquido recomendable para usar debe reunir las siguientes caracterfsticas (2)

- Alta eficiencia de absorci6n - Baja presion de vapor a la temperatura de contacto - Regeneracion facil y economica Que no presente perdidas por evaporaci6n 0

contaminacion - No corrosivo y no t6xico

Viscosidad baja 0 moderada - Facil de usar con un alto grado de pureza - Bajas tendencias espumantes y de emulsificaci6n - Que no reaccione con los hidrocarburos del gas y no sea deteriorado por los gases acid os

(H2S y CO2 )

Los glicoles particularmente el Etilene Glicol (EG) dietilen Glicol (DEG) Trietilen Glicol (TEG) y Tetraetilen Glicol (T4EG) son los que mas se ajustan a las caracteristicas antes mencionadas Son preferidos porque ofrecen una mayor depresion del punto de rocio y los procesos son confiables y requieren bajos costos de instalaci6n y operacion Los equipos son faciles de operar mantener y automatizar la operacion de la planta puede ser continua y el disecante se puede recuperar como un paso del proceso

De los Glicoles mencionados casi todas las plan~ el TEG par las bajas per91das por vaJlOI izaci0n Y as alta depresi6n del punto de rocier EI TEG ha slao utilizado para deshidratar gases tanto dulces como cidos efectuando depresiones del punto de rocio de 40 a 140degF para condiciones de operacion entre 25-2500 Ipc y 40deg-160degF (3)

La Tabla 14 muestra las propiedades de algunos glicoles y la Tabla 15 muestra las variaciones de las propiedades del TEG con la temperatura

Las siguientes son las f6rmulas estructurales del TEG y el DEG

C~~O----CH2 -shy

C~-2 ---0----CH2 -shy

La Figura 56 muestra el diagrama gas hUrnedo se hace asar por l

a~ena y otros materiales s~s

Estas impurezas deben ser reml partes de la planta 0 alterar las ca del despojador se hace pasar por gas EI gas sale del despojador ~ la parte inferior y al ascender va e la contactora con una concentral disecante se realiza en la torre a una especie de filtro (torres emp torre y se hace pasar por un inten torre el intercambiador es del tip anular farmado par el tubo interic de la torre

EI glicol que sale por la parte in gas y haberle removido el agua vez el glicol que entra a la torre contenido de agua

AI salir el glicol rico de la torre haber arrastrado y luego pasar glicol pobre hacia la torre AI removerle el gas este gas atmosfera EI separador puedl presencia apreciable de hidroc traves de un tanque el cual hac recibe el glicol proveniente del r bomb a de glicol para enviarlo a por el tanque a traves de un sel antes de entrar al rehervidor

EI glicol rico precalentado en establece contacto con el vapo salida hacia la atmosfera a trav agua del glicol rico EI vapor d de esta a traves de un condem reflujo al rehervidar

En el rehervidor el glicol se cc pureza de 995 0 mas Para gas de despojamiento al reher Se requiere de 2 a 10 PCN de I

166

I

con un contenido de agua muy bajo y sale lei agua al gas con un contenido de agua

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ren puntos de riogenica se de agua a

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TEG

La Figura 56 muestra el diagrama de flujo tipico para una planta de deshidrataci6n con glicol EI gas humedo se hace pasar por un despojador para removerle hidrocarburos y agua liguidos a~na yotros materiales s61i os - - -- -

Estas impurezas deben ser removidas porque pueden afectar el funcionamiento de algunas partes d la planta 0 alterar las caracteristicas del disecante En algunos casos el gas para salir del despqjador se hace pasar por un extractor de humedad para asegurar una mejor limpieza del gas EI ga s sale del despojador y entra a la torre contactora IIamada tambien absorbedora por la parte inferior y al ascender va estableciendo contacto con el disecante glicol que ha entrado a la contactora con una concentraci6n muy baja de agua por la parte superior eL contacto gasmiddot disecante se realiza en la torre a traves de una serie de platos (torres de platos) 0 a traves de una especie de filtro (torres empacadas) EI gas deshidratadosale por la parte superior de la torre y se hace pasar por un intercambiador de calor en el cual enfria el glicol que va a entrar a la torre el intercambiador es del tipo tubo carcasa y el gas va por el tubo interior y el glicol por el anular formado por el tubo interior y el exterior La Figura 57 muestra un esquema de un plato de la torre

EI glicol que sale por la parte inferior de la t~rre despues de haber establecido contacto con el gas y haberle removido el agua se conoce como glicol rico por su alto contenido de agua a su vez el glicol que entra a la t~rre por la parte superior se conoce como glicol pobre por su bajo contenido de agua

AI salir el glicol rico de la torre se hace pasar por un filtro para removerle los s61idos que pudo haber arrastrado y luego pasar por la bomba de glicol para activarla y hacer que desplace el glicol pobre hacia la torre AI salir de la bomba el glicol rico pasa hacia un separador para removerle el gas este gas se -puede utilizar en el rehervidor 0 puede ser expulsado a la atm6sfera EI separador puede en algunos casos ser trifasico cuando se considera que hay presencia apreciable de hidrocarburos liquidos EI glicol liquido pasa luego del separador a traves de un tanque el cual hace las veces de tanque de reserva e intercambiador este tanque recibe el glicol proveniente del rehervidor que ya esta regenerado y de aqui es succionado por la bomba de glicol para enviarlo a la contactora pero como este glicol esta caliente al hacer pasar por el tanque a traves de un serpentin el glicol rico proveniente del separador este se precalienta antes de entrar al rehervidor

EI glicol rico precalentado entra al rehervidor a traves de la t~rre despojadora en la cual establece contacto con el vapor de agua que ha sido separado en el rehervidor y va buscando salida hacia la atm6sfera a traves de la torre despojadora de esta forma se inicia la remocion de agua del glicol rico EI vapor de agua al salir por la torre despojadora pasa por la parte superior de esta a traves de un condensador donde parte del vapor de agua se condensa y regresa como reflujo al rehervidor

En el rehervidor el glicol se calienta a aproximadamente 350~00degF con el fin de IIevarlo a una pureza de 995 0 mas Para conseguir esta concentraci6n muchas veces es necesario inyectar gas de despojamiento al rehervidor el cual ayuda a que la remoci6n de agua sea mas eficiente Se requiere de 2 a 10 peN de gas por gal6n de glicoL

167

toTABLA 14 Propiedades fisicas y quimicas de algunos Glicoles (2) e III (11

EG DEG TEG

Peso Molecular 62 07 10612 15017 Gravedad Especifica a 68degF

I 11155 11184 11255

Densidad Ibsgal 92920 93160 93750 Punto de Ebullici6n 3877 of 4744 of 5504 of Punto de Congelaci6n of 91000 180000 243000 Tension Superficial a 7rF dinascm 470000 448000 452000 Calor de Vaporizacion a 147 Ipc BTUllb 3640000 2320000 1740000

en 0 III

(Q III

3 III

c (1)

= 0 c ~ 0 0 () (1) UI

Tabla 15- Variaci6n de las propiedades del TEG con la temperatura (2) 0 c (1)

0 (1)

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Gravedad Especifica

Viscosidad (cp)

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1134 1123 1111 1101 1091 1080 1068 1057 1034 1022

880 560 230 155 81 61 40 31 19 15

0485 0500 0520 0535 0550 0570 0585 0600 0635 0650

0140 0938 0132 0130 0125 0121 0118 0113

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III () -0 J

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EI glicol reconcentrado pasa al tanque de almacenamiento e intercambiador donde precalienta el glicol rico y de donde 10 succiona la bomba de glicol para enviarlo a la contactora a traves del intercambiador donde intercambia calor con el gas que sale

Aunque el glicol esta haciendo un cicio se presentan algunas perdidas especialmente por las dos siguientes razones el gas puede lIevarse algo de glicol y en el rehervidor se puede presentar algunas perdidas por vaporizacion estas perdidas pueden variar desde 005 galsMPCN para gases a alta presion y baja temperatura hasta 030 galsMPCN para gases a baja presion yalta temperatura

168

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422 Prevenci6n de Hidratos

Como ya se dijo para que se formen hidratos se requiere la presencia de agua liquida y la posibilidad de que se tenga agua liquida a una presi6n dada aumenta can el contenido de agua en el gas Para evitar que se formen hidratos se debe buscar reducir la posibilidad de presencia de agua liquida esto se puede hacer de dos maneras agregando sustancias ue absorban el agua pero permanezcan elcQntacto can el gas durante el proceso deenfriamie -19 a retirando e l ~el gas antes de someterlo al proceso de enfriamiento En el primer caso ~abla de il hibicimiddot n de hidrat s y en el segundo caso se habla de deshidrataci6n del gas -423 Inhibici6n de Hidratos

En este caso como ya se mencion6 se reduce la temperatura de formaci6n de hidratos mediante la adici6n de una sustancia conocida como inhibidor Los inhibidores mas comunes utilizados son el metanol el Etilen Glicol (EG) y el DIETl LEN GLiCOL (DEG) sin embargo cuando el problema es solamente de inhibici6n de hidratos generalmente se usa metanol par las v

siguientes razones ~

Se dispersa facilmente en el gas ~c ~ ~ Se consigue facilmente en las cantidades requeridas ) Es el menos costoso y par 10 tanto no requiere tratamiento de regeneraci6n

EI metanol tiene desventajas como la contaminacion y el costa de recuperaci6n para evitar que aquella se presente

La inyecci6n de metanol es uti I en casas donde el volumen de gas es e ueiio y no amerita un pro~lJarldo el prob eroa e - oratos es raro oco frecuente a peri ICO

cuando el programa de inhibici6n es solo una fase temporal en el desarrollo del campo a cuando la inhibici6n se hace can un sistema de deshidrataci6n

EI EG y el DEG se usan principalmente en plantas de procesamiento a baja temperatura para extraer LPG la fase agua removida en el proceso contiene los glicoles y estos se pueden recuperar y regenerar

La cantidad de metanol a glicol que se necesita para bajar en un cierto valor la temperatura de formaci6n de hidratos se puede calcular can la siguiente expresi6n (5)

01)-- y) [0-~ KWd=---- shy bull ) (417)

100M - MW pr(I - V--

Donde

d Depresi6n de la temperatura de rocio OF a sea pound9- ad en Que se aspiLaa-Ledu r I tel eratura de formaci6n damphidratos del gas_

M Peso molecular del inhibidor K Constante igual a 2335 para el metanol y 4000 para los glicoles W Concentraci6n requerida del inhibidor en el agua en porcentaje par peso

EI procedimiento es el siguiente

bull Se determina la temperatura de formaci6n de hidratos del gas

bull Se establece la temperatura minima a la que se va encontrar el gas durante el proceso Can este valor y el anterior se puede calcular d

163

bull Se determina el contenido de agua en el gas bull De la ecuaci6n (417) se despeja W bull Conocido W y el contenido de agua en el gas se puede conocer las libras de inhibidor

requeridas y si esta masa se divide por la densidad se obtiene el volumen

Cuando el inhibidor es metanol parte de este se disuelve en el gas y por 10 tanto esto hay que tenerlo en cuenta y a la cantidad de metanol calculada en el paso anterior que seria la cantidad disuelta en el agua se debe agregar la cantidad disuelta en el gas para encontrar el volumen total de metanol a agregar La cantidad de metanol disuelta en la fase gaseosa se determina con la ayuaa-de la figura 55 a la cual se debe entrar con el valor de la presi6n en la ordenada y luego horizontalmente hasta cortar la linea identificada por la temperatura a la que se desea bajar el punto de rocio y de esta intersecci6n se baja verticalmente a la abscisa donde se lee un valor para

Ibs de Metanal MPCN de Gas

W ) Como W se conoce de la ecuaci6n (4 17) se puede despejar la cantidad de metanol disuelta en el gas y la cantidad total de metanol que se debe utilizar sera la suma del metanol disuelto en el agua mas el metanol disuelto en el gas

43 Deshidrataci6n del Gas

La forma mas efectiva par~Jl[eY~nir la formaci6n de hidratos el gas es retirand~ua de al una forma para evitar la presencia de-agua liore

La deshidrataci6n del gas es el proceso de remoci6n del vapor de agua de la corriente del gas para bajar la temperatura a la cual el agua se condensara Esta temperatura se conoce como punto de rocio del gas Tipicamente los valores de contenido permisibles de agua en el gas estan entre 4 y 7 IbmJMPCN Un contenido de agua de 7 IbmJMPCN corresponde a un punto de rocio de 32 of uno de 4 IbmMPCN corresponde a un punto de rocio de 20 of y uno de 2 IbmMPCN a OaF para una presi6n de 1000 Lpca

Deshidratar el gas a temperaturas de rocio menores que la temperatura minima a la cual se preve va a estar el gas evita problemas de formaci6n de hidratos y de corrosi6n

La remoci6n del agua se puede hacer de varias formas entre las cuales se pueden mencionar bull Expansi6n y separaci6n bull absorci6n bull adsorci6n bull Compresi6n ~ enfriamienfu bull Reacciones aLiTrliTcas

En el primer caso consiste en disminuir la presi6n bruscamente al gas a traves de una valvula de expansi6n 10 cual trae como consecuencia enfriamiento y por 10 tanto condensaci6n de liquidos estos liquidos luego son separados tal como se explic6 en 1105 procesos de separaci6n a baja temperatura

En el proceso de absorci6n el gas se pone en contacto con un liquido en contracorriente EI liquido tiene afinidad por el agua y al establecer contacto con el gas Ie remueve el vapor del agua el contacto se realiza en una torre lIamada contactora y en ella el gas entra por la parte inferior con toda el agua y sale por la parte superior con el contenido de agua requerido por su

164

libras de inhibidor

pnto esto hay que ~ seria la cantidad )ntrar el volumen sa se determina ~n la ordenada y a que se desea 10nde se lee un

J I disuelta en isuelto en el

ggua de

jel gas como ~I gas Ito de de 2

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Figura 55- Carta para Determinar el Metanol Disuelto en el Gas(5)

165

parte el Iquido entra a la tarre por la parte superior con un contenido de agua muy bajo y sale por la parte inferior de la torre despues de removerle el agua al gas con un contenido de agua alto

En el proceso de deshidratacion por adsorcion el agua se remueve del gas al poner este en contacto con un solido que tiene afinidad por el agua y par tanto esta se adhiere a el EI contacto tam bien se realiza en una torre lIamada contactora y el gas entra con el agua por la parte superior y sale con el contenido de agua requerido por la parte inferior

EI metodo basado en reacciones quimicas es altamente efectivo pues practicamente remueve todo el agua del gas pero por tratarse de reacciones quimicas el proceso de regeneracion es dificil si no imposible y resulta bastante costoso

EI proceso de deshidratacion mas comun es el de absorcion pero cuan se requieren puntos de rocio muy bajos en el gas por ejemplo cuando este va a pasar por u planta criogenica se debe aplicar deshidrataci6n usando mallas moleculares para bajar el contenido de agua a valores de OJ)l) bmlMPCN

431 Descripci6n del Proceso de Deshidrataci6n por Absorci6n

Como ya se dijo el proceso de deshidrataci6n por absorci6n incluye el uso de un disecante Iquido para remover el vapor de agua del gas Aunque much os liquidos poseen la capacidad de absorber vapor de agua el Iquido recomendable para usar debe reunir las siguientes caracterfsticas (2)

- Alta eficiencia de absorci6n - Baja presion de vapor a la temperatura de contacto - Regeneracion facil y economica Que no presente perdidas por evaporaci6n 0

contaminacion - No corrosivo y no t6xico

Viscosidad baja 0 moderada - Facil de usar con un alto grado de pureza - Bajas tendencias espumantes y de emulsificaci6n - Que no reaccione con los hidrocarburos del gas y no sea deteriorado por los gases acid os

(H2S y CO2 )

Los glicoles particularmente el Etilene Glicol (EG) dietilen Glicol (DEG) Trietilen Glicol (TEG) y Tetraetilen Glicol (T4EG) son los que mas se ajustan a las caracteristicas antes mencionadas Son preferidos porque ofrecen una mayor depresion del punto de rocio y los procesos son confiables y requieren bajos costos de instalaci6n y operacion Los equipos son faciles de operar mantener y automatizar la operacion de la planta puede ser continua y el disecante se puede recuperar como un paso del proceso

De los Glicoles mencionados casi todas las plan~ el TEG par las bajas per91das por vaJlOI izaci0n Y as alta depresi6n del punto de rocier EI TEG ha slao utilizado para deshidratar gases tanto dulces como cidos efectuando depresiones del punto de rocio de 40 a 140degF para condiciones de operacion entre 25-2500 Ipc y 40deg-160degF (3)

La Tabla 14 muestra las propiedades de algunos glicoles y la Tabla 15 muestra las variaciones de las propiedades del TEG con la temperatura

Las siguientes son las f6rmulas estructurales del TEG y el DEG

C~~O----CH2 -shy

C~-2 ---0----CH2 -shy

La Figura 56 muestra el diagrama gas hUrnedo se hace asar por l

a~ena y otros materiales s~s

Estas impurezas deben ser reml partes de la planta 0 alterar las ca del despojador se hace pasar por gas EI gas sale del despojador ~ la parte inferior y al ascender va e la contactora con una concentral disecante se realiza en la torre a una especie de filtro (torres emp torre y se hace pasar por un inten torre el intercambiador es del tip anular farmado par el tubo interic de la torre

EI glicol que sale por la parte in gas y haberle removido el agua vez el glicol que entra a la torre contenido de agua

AI salir el glicol rico de la torre haber arrastrado y luego pasar glicol pobre hacia la torre AI removerle el gas este gas atmosfera EI separador puedl presencia apreciable de hidroc traves de un tanque el cual hac recibe el glicol proveniente del r bomb a de glicol para enviarlo a por el tanque a traves de un sel antes de entrar al rehervidor

EI glicol rico precalentado en establece contacto con el vapo salida hacia la atmosfera a trav agua del glicol rico EI vapor d de esta a traves de un condem reflujo al rehervidar

En el rehervidor el glicol se cc pureza de 995 0 mas Para gas de despojamiento al reher Se requiere de 2 a 10 PCN de I

166

I

con un contenido de agua muy bajo y sale lei agua al gas con un contenido de agua

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TEG

La Figura 56 muestra el diagrama de flujo tipico para una planta de deshidrataci6n con glicol EI gas humedo se hace pasar por un despojador para removerle hidrocarburos y agua liguidos a~na yotros materiales s61i os - - -- -

Estas impurezas deben ser removidas porque pueden afectar el funcionamiento de algunas partes d la planta 0 alterar las caracteristicas del disecante En algunos casos el gas para salir del despqjador se hace pasar por un extractor de humedad para asegurar una mejor limpieza del gas EI ga s sale del despojador y entra a la torre contactora IIamada tambien absorbedora por la parte inferior y al ascender va estableciendo contacto con el disecante glicol que ha entrado a la contactora con una concentraci6n muy baja de agua por la parte superior eL contacto gasmiddot disecante se realiza en la torre a traves de una serie de platos (torres de platos) 0 a traves de una especie de filtro (torres empacadas) EI gas deshidratadosale por la parte superior de la torre y se hace pasar por un intercambiador de calor en el cual enfria el glicol que va a entrar a la torre el intercambiador es del tipo tubo carcasa y el gas va por el tubo interior y el glicol por el anular formado por el tubo interior y el exterior La Figura 57 muestra un esquema de un plato de la torre

EI glicol que sale por la parte inferior de la t~rre despues de haber establecido contacto con el gas y haberle removido el agua se conoce como glicol rico por su alto contenido de agua a su vez el glicol que entra a la t~rre por la parte superior se conoce como glicol pobre por su bajo contenido de agua

AI salir el glicol rico de la torre se hace pasar por un filtro para removerle los s61idos que pudo haber arrastrado y luego pasar por la bomba de glicol para activarla y hacer que desplace el glicol pobre hacia la torre AI salir de la bomba el glicol rico pasa hacia un separador para removerle el gas este gas se -puede utilizar en el rehervidor 0 puede ser expulsado a la atm6sfera EI separador puede en algunos casos ser trifasico cuando se considera que hay presencia apreciable de hidrocarburos liquidos EI glicol liquido pasa luego del separador a traves de un tanque el cual hace las veces de tanque de reserva e intercambiador este tanque recibe el glicol proveniente del rehervidor que ya esta regenerado y de aqui es succionado por la bomba de glicol para enviarlo a la contactora pero como este glicol esta caliente al hacer pasar por el tanque a traves de un serpentin el glicol rico proveniente del separador este se precalienta antes de entrar al rehervidor

EI glicol rico precalentado entra al rehervidor a traves de la t~rre despojadora en la cual establece contacto con el vapor de agua que ha sido separado en el rehervidor y va buscando salida hacia la atm6sfera a traves de la torre despojadora de esta forma se inicia la remocion de agua del glicol rico EI vapor de agua al salir por la torre despojadora pasa por la parte superior de esta a traves de un condensador donde parte del vapor de agua se condensa y regresa como reflujo al rehervidor

En el rehervidor el glicol se calienta a aproximadamente 350~00degF con el fin de IIevarlo a una pureza de 995 0 mas Para conseguir esta concentraci6n muchas veces es necesario inyectar gas de despojamiento al rehervidor el cual ayuda a que la remoci6n de agua sea mas eficiente Se requiere de 2 a 10 peN de gas por gal6n de glicoL

167

toTABLA 14 Propiedades fisicas y quimicas de algunos Glicoles (2) e III (11

EG DEG TEG

Peso Molecular 62 07 10612 15017 Gravedad Especifica a 68degF

I 11155 11184 11255

Densidad Ibsgal 92920 93160 93750 Punto de Ebullici6n 3877 of 4744 of 5504 of Punto de Congelaci6n of 91000 180000 243000 Tension Superficial a 7rF dinascm 470000 448000 452000 Calor de Vaporizacion a 147 Ipc BTUllb 3640000 2320000 1740000

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Tabla 15- Variaci6n de las propiedades del TEG con la temperatura (2) 0 c (1)

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ConducTermica I

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1134 1123 1111 1101 1091 1080 1068 1057 1034 1022

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0485 0500 0520 0535 0550 0570 0585 0600 0635 0650

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EI glicol reconcentrado pasa al tanque de almacenamiento e intercambiador donde precalienta el glicol rico y de donde 10 succiona la bomba de glicol para enviarlo a la contactora a traves del intercambiador donde intercambia calor con el gas que sale

Aunque el glicol esta haciendo un cicio se presentan algunas perdidas especialmente por las dos siguientes razones el gas puede lIevarse algo de glicol y en el rehervidor se puede presentar algunas perdidas por vaporizacion estas perdidas pueden variar desde 005 galsMPCN para gases a alta presion y baja temperatura hasta 030 galsMPCN para gases a baja presion yalta temperatura

168

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bull Se determina el contenido de agua en el gas bull De la ecuaci6n (417) se despeja W bull Conocido W y el contenido de agua en el gas se puede conocer las libras de inhibidor

requeridas y si esta masa se divide por la densidad se obtiene el volumen

Cuando el inhibidor es metanol parte de este se disuelve en el gas y por 10 tanto esto hay que tenerlo en cuenta y a la cantidad de metanol calculada en el paso anterior que seria la cantidad disuelta en el agua se debe agregar la cantidad disuelta en el gas para encontrar el volumen total de metanol a agregar La cantidad de metanol disuelta en la fase gaseosa se determina con la ayuaa-de la figura 55 a la cual se debe entrar con el valor de la presi6n en la ordenada y luego horizontalmente hasta cortar la linea identificada por la temperatura a la que se desea bajar el punto de rocio y de esta intersecci6n se baja verticalmente a la abscisa donde se lee un valor para

Ibs de Metanal MPCN de Gas

W ) Como W se conoce de la ecuaci6n (4 17) se puede despejar la cantidad de metanol disuelta en el gas y la cantidad total de metanol que se debe utilizar sera la suma del metanol disuelto en el agua mas el metanol disuelto en el gas

43 Deshidrataci6n del Gas

La forma mas efectiva par~Jl[eY~nir la formaci6n de hidratos el gas es retirand~ua de al una forma para evitar la presencia de-agua liore

La deshidrataci6n del gas es el proceso de remoci6n del vapor de agua de la corriente del gas para bajar la temperatura a la cual el agua se condensara Esta temperatura se conoce como punto de rocio del gas Tipicamente los valores de contenido permisibles de agua en el gas estan entre 4 y 7 IbmJMPCN Un contenido de agua de 7 IbmJMPCN corresponde a un punto de rocio de 32 of uno de 4 IbmMPCN corresponde a un punto de rocio de 20 of y uno de 2 IbmMPCN a OaF para una presi6n de 1000 Lpca

Deshidratar el gas a temperaturas de rocio menores que la temperatura minima a la cual se preve va a estar el gas evita problemas de formaci6n de hidratos y de corrosi6n

La remoci6n del agua se puede hacer de varias formas entre las cuales se pueden mencionar bull Expansi6n y separaci6n bull absorci6n bull adsorci6n bull Compresi6n ~ enfriamienfu bull Reacciones aLiTrliTcas

En el primer caso consiste en disminuir la presi6n bruscamente al gas a traves de una valvula de expansi6n 10 cual trae como consecuencia enfriamiento y por 10 tanto condensaci6n de liquidos estos liquidos luego son separados tal como se explic6 en 1105 procesos de separaci6n a baja temperatura

En el proceso de absorci6n el gas se pone en contacto con un liquido en contracorriente EI liquido tiene afinidad por el agua y al establecer contacto con el gas Ie remueve el vapor del agua el contacto se realiza en una torre lIamada contactora y en ella el gas entra por la parte inferior con toda el agua y sale por la parte superior con el contenido de agua requerido por su

164

libras de inhibidor

pnto esto hay que ~ seria la cantidad )ntrar el volumen sa se determina ~n la ordenada y a que se desea 10nde se lee un

J I disuelta en isuelto en el

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Figura 55- Carta para Determinar el Metanol Disuelto en el Gas(5)

165

parte el Iquido entra a la tarre por la parte superior con un contenido de agua muy bajo y sale por la parte inferior de la torre despues de removerle el agua al gas con un contenido de agua alto

En el proceso de deshidratacion por adsorcion el agua se remueve del gas al poner este en contacto con un solido que tiene afinidad por el agua y par tanto esta se adhiere a el EI contacto tam bien se realiza en una torre lIamada contactora y el gas entra con el agua por la parte superior y sale con el contenido de agua requerido por la parte inferior

EI metodo basado en reacciones quimicas es altamente efectivo pues practicamente remueve todo el agua del gas pero por tratarse de reacciones quimicas el proceso de regeneracion es dificil si no imposible y resulta bastante costoso

EI proceso de deshidratacion mas comun es el de absorcion pero cuan se requieren puntos de rocio muy bajos en el gas por ejemplo cuando este va a pasar por u planta criogenica se debe aplicar deshidrataci6n usando mallas moleculares para bajar el contenido de agua a valores de OJ)l) bmlMPCN

431 Descripci6n del Proceso de Deshidrataci6n por Absorci6n

Como ya se dijo el proceso de deshidrataci6n por absorci6n incluye el uso de un disecante Iquido para remover el vapor de agua del gas Aunque much os liquidos poseen la capacidad de absorber vapor de agua el Iquido recomendable para usar debe reunir las siguientes caracterfsticas (2)

- Alta eficiencia de absorci6n - Baja presion de vapor a la temperatura de contacto - Regeneracion facil y economica Que no presente perdidas por evaporaci6n 0

contaminacion - No corrosivo y no t6xico

Viscosidad baja 0 moderada - Facil de usar con un alto grado de pureza - Bajas tendencias espumantes y de emulsificaci6n - Que no reaccione con los hidrocarburos del gas y no sea deteriorado por los gases acid os

(H2S y CO2 )

Los glicoles particularmente el Etilene Glicol (EG) dietilen Glicol (DEG) Trietilen Glicol (TEG) y Tetraetilen Glicol (T4EG) son los que mas se ajustan a las caracteristicas antes mencionadas Son preferidos porque ofrecen una mayor depresion del punto de rocio y los procesos son confiables y requieren bajos costos de instalaci6n y operacion Los equipos son faciles de operar mantener y automatizar la operacion de la planta puede ser continua y el disecante se puede recuperar como un paso del proceso

De los Glicoles mencionados casi todas las plan~ el TEG par las bajas per91das por vaJlOI izaci0n Y as alta depresi6n del punto de rocier EI TEG ha slao utilizado para deshidratar gases tanto dulces como cidos efectuando depresiones del punto de rocio de 40 a 140degF para condiciones de operacion entre 25-2500 Ipc y 40deg-160degF (3)

La Tabla 14 muestra las propiedades de algunos glicoles y la Tabla 15 muestra las variaciones de las propiedades del TEG con la temperatura

Las siguientes son las f6rmulas estructurales del TEG y el DEG

C~~O----CH2 -shy

C~-2 ---0----CH2 -shy

La Figura 56 muestra el diagrama gas hUrnedo se hace asar por l

a~ena y otros materiales s~s

Estas impurezas deben ser reml partes de la planta 0 alterar las ca del despojador se hace pasar por gas EI gas sale del despojador ~ la parte inferior y al ascender va e la contactora con una concentral disecante se realiza en la torre a una especie de filtro (torres emp torre y se hace pasar por un inten torre el intercambiador es del tip anular farmado par el tubo interic de la torre

EI glicol que sale por la parte in gas y haberle removido el agua vez el glicol que entra a la torre contenido de agua

AI salir el glicol rico de la torre haber arrastrado y luego pasar glicol pobre hacia la torre AI removerle el gas este gas atmosfera EI separador puedl presencia apreciable de hidroc traves de un tanque el cual hac recibe el glicol proveniente del r bomb a de glicol para enviarlo a por el tanque a traves de un sel antes de entrar al rehervidor

EI glicol rico precalentado en establece contacto con el vapo salida hacia la atmosfera a trav agua del glicol rico EI vapor d de esta a traves de un condem reflujo al rehervidar

En el rehervidor el glicol se cc pureza de 995 0 mas Para gas de despojamiento al reher Se requiere de 2 a 10 PCN de I

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I

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La Figura 56 muestra el diagrama de flujo tipico para una planta de deshidrataci6n con glicol EI gas humedo se hace pasar por un despojador para removerle hidrocarburos y agua liguidos a~na yotros materiales s61i os - - -- -

Estas impurezas deben ser removidas porque pueden afectar el funcionamiento de algunas partes d la planta 0 alterar las caracteristicas del disecante En algunos casos el gas para salir del despqjador se hace pasar por un extractor de humedad para asegurar una mejor limpieza del gas EI ga s sale del despojador y entra a la torre contactora IIamada tambien absorbedora por la parte inferior y al ascender va estableciendo contacto con el disecante glicol que ha entrado a la contactora con una concentraci6n muy baja de agua por la parte superior eL contacto gasmiddot disecante se realiza en la torre a traves de una serie de platos (torres de platos) 0 a traves de una especie de filtro (torres empacadas) EI gas deshidratadosale por la parte superior de la torre y se hace pasar por un intercambiador de calor en el cual enfria el glicol que va a entrar a la torre el intercambiador es del tipo tubo carcasa y el gas va por el tubo interior y el glicol por el anular formado por el tubo interior y el exterior La Figura 57 muestra un esquema de un plato de la torre

EI glicol que sale por la parte inferior de la t~rre despues de haber establecido contacto con el gas y haberle removido el agua se conoce como glicol rico por su alto contenido de agua a su vez el glicol que entra a la t~rre por la parte superior se conoce como glicol pobre por su bajo contenido de agua

AI salir el glicol rico de la torre se hace pasar por un filtro para removerle los s61idos que pudo haber arrastrado y luego pasar por la bomba de glicol para activarla y hacer que desplace el glicol pobre hacia la torre AI salir de la bomba el glicol rico pasa hacia un separador para removerle el gas este gas se -puede utilizar en el rehervidor 0 puede ser expulsado a la atm6sfera EI separador puede en algunos casos ser trifasico cuando se considera que hay presencia apreciable de hidrocarburos liquidos EI glicol liquido pasa luego del separador a traves de un tanque el cual hace las veces de tanque de reserva e intercambiador este tanque recibe el glicol proveniente del rehervidor que ya esta regenerado y de aqui es succionado por la bomba de glicol para enviarlo a la contactora pero como este glicol esta caliente al hacer pasar por el tanque a traves de un serpentin el glicol rico proveniente del separador este se precalienta antes de entrar al rehervidor

EI glicol rico precalentado entra al rehervidor a traves de la t~rre despojadora en la cual establece contacto con el vapor de agua que ha sido separado en el rehervidor y va buscando salida hacia la atm6sfera a traves de la torre despojadora de esta forma se inicia la remocion de agua del glicol rico EI vapor de agua al salir por la torre despojadora pasa por la parte superior de esta a traves de un condensador donde parte del vapor de agua se condensa y regresa como reflujo al rehervidor

En el rehervidor el glicol se calienta a aproximadamente 350~00degF con el fin de IIevarlo a una pureza de 995 0 mas Para conseguir esta concentraci6n muchas veces es necesario inyectar gas de despojamiento al rehervidor el cual ayuda a que la remoci6n de agua sea mas eficiente Se requiere de 2 a 10 peN de gas por gal6n de glicoL

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toTABLA 14 Propiedades fisicas y quimicas de algunos Glicoles (2) e III (11

EG DEG TEG

Peso Molecular 62 07 10612 15017 Gravedad Especifica a 68degF

I 11155 11184 11255

Densidad Ibsgal 92920 93160 93750 Punto de Ebullici6n 3877 of 4744 of 5504 of Punto de Congelaci6n of 91000 180000 243000 Tension Superficial a 7rF dinascm 470000 448000 452000 Calor de Vaporizacion a 147 Ipc BTUllb 3640000 2320000 1740000

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Tabla 15- Variaci6n de las propiedades del TEG con la temperatura (2) 0 c (1)

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Viscosidad (cp)

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ConducTermica I

Btu(hr lPie2 ofpie)

I

50 75 100 125 150 175 200 225 250 400

1134 1123 1111 1101 1091 1080 1068 1057 1034 1022

880 560 230 155 81 61 40 31 19 15

0485 0500 0520 0535 0550 0570 0585 0600 0635 0650

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EI glicol reconcentrado pasa al tanque de almacenamiento e intercambiador donde precalienta el glicol rico y de donde 10 succiona la bomba de glicol para enviarlo a la contactora a traves del intercambiador donde intercambia calor con el gas que sale

Aunque el glicol esta haciendo un cicio se presentan algunas perdidas especialmente por las dos siguientes razones el gas puede lIevarse algo de glicol y en el rehervidor se puede presentar algunas perdidas por vaporizacion estas perdidas pueden variar desde 005 galsMPCN para gases a alta presion y baja temperatura hasta 030 galsMPCN para gases a baja presion yalta temperatura

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Figura 55- Carta para Determinar el Metanol Disuelto en el Gas(5)

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parte el Iquido entra a la tarre por la parte superior con un contenido de agua muy bajo y sale por la parte inferior de la torre despues de removerle el agua al gas con un contenido de agua alto

En el proceso de deshidratacion por adsorcion el agua se remueve del gas al poner este en contacto con un solido que tiene afinidad por el agua y par tanto esta se adhiere a el EI contacto tam bien se realiza en una torre lIamada contactora y el gas entra con el agua por la parte superior y sale con el contenido de agua requerido por la parte inferior

EI metodo basado en reacciones quimicas es altamente efectivo pues practicamente remueve todo el agua del gas pero por tratarse de reacciones quimicas el proceso de regeneracion es dificil si no imposible y resulta bastante costoso

EI proceso de deshidratacion mas comun es el de absorcion pero cuan se requieren puntos de rocio muy bajos en el gas por ejemplo cuando este va a pasar por u planta criogenica se debe aplicar deshidrataci6n usando mallas moleculares para bajar el contenido de agua a valores de OJ)l) bmlMPCN

431 Descripci6n del Proceso de Deshidrataci6n por Absorci6n

Como ya se dijo el proceso de deshidrataci6n por absorci6n incluye el uso de un disecante Iquido para remover el vapor de agua del gas Aunque much os liquidos poseen la capacidad de absorber vapor de agua el Iquido recomendable para usar debe reunir las siguientes caracterfsticas (2)

- Alta eficiencia de absorci6n - Baja presion de vapor a la temperatura de contacto - Regeneracion facil y economica Que no presente perdidas por evaporaci6n 0

contaminacion - No corrosivo y no t6xico

Viscosidad baja 0 moderada - Facil de usar con un alto grado de pureza - Bajas tendencias espumantes y de emulsificaci6n - Que no reaccione con los hidrocarburos del gas y no sea deteriorado por los gases acid os

(H2S y CO2 )

Los glicoles particularmente el Etilene Glicol (EG) dietilen Glicol (DEG) Trietilen Glicol (TEG) y Tetraetilen Glicol (T4EG) son los que mas se ajustan a las caracteristicas antes mencionadas Son preferidos porque ofrecen una mayor depresion del punto de rocio y los procesos son confiables y requieren bajos costos de instalaci6n y operacion Los equipos son faciles de operar mantener y automatizar la operacion de la planta puede ser continua y el disecante se puede recuperar como un paso del proceso

De los Glicoles mencionados casi todas las plan~ el TEG par las bajas per91das por vaJlOI izaci0n Y as alta depresi6n del punto de rocier EI TEG ha slao utilizado para deshidratar gases tanto dulces como cidos efectuando depresiones del punto de rocio de 40 a 140degF para condiciones de operacion entre 25-2500 Ipc y 40deg-160degF (3)

La Tabla 14 muestra las propiedades de algunos glicoles y la Tabla 15 muestra las variaciones de las propiedades del TEG con la temperatura

Las siguientes son las f6rmulas estructurales del TEG y el DEG

C~~O----CH2 -shy

C~-2 ---0----CH2 -shy

La Figura 56 muestra el diagrama gas hUrnedo se hace asar por l

a~ena y otros materiales s~s

Estas impurezas deben ser reml partes de la planta 0 alterar las ca del despojador se hace pasar por gas EI gas sale del despojador ~ la parte inferior y al ascender va e la contactora con una concentral disecante se realiza en la torre a una especie de filtro (torres emp torre y se hace pasar por un inten torre el intercambiador es del tip anular farmado par el tubo interic de la torre

EI glicol que sale por la parte in gas y haberle removido el agua vez el glicol que entra a la torre contenido de agua

AI salir el glicol rico de la torre haber arrastrado y luego pasar glicol pobre hacia la torre AI removerle el gas este gas atmosfera EI separador puedl presencia apreciable de hidroc traves de un tanque el cual hac recibe el glicol proveniente del r bomb a de glicol para enviarlo a por el tanque a traves de un sel antes de entrar al rehervidor

EI glicol rico precalentado en establece contacto con el vapo salida hacia la atmosfera a trav agua del glicol rico EI vapor d de esta a traves de un condem reflujo al rehervidar

En el rehervidor el glicol se cc pureza de 995 0 mas Para gas de despojamiento al reher Se requiere de 2 a 10 PCN de I

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I

con un contenido de agua muy bajo y sale lei agua al gas con un contenido de agua

al poner este en a el EI contacto ua por la parte

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La Figura 56 muestra el diagrama de flujo tipico para una planta de deshidrataci6n con glicol EI gas humedo se hace pasar por un despojador para removerle hidrocarburos y agua liguidos a~na yotros materiales s61i os - - -- -

Estas impurezas deben ser removidas porque pueden afectar el funcionamiento de algunas partes d la planta 0 alterar las caracteristicas del disecante En algunos casos el gas para salir del despqjador se hace pasar por un extractor de humedad para asegurar una mejor limpieza del gas EI ga s sale del despojador y entra a la torre contactora IIamada tambien absorbedora por la parte inferior y al ascender va estableciendo contacto con el disecante glicol que ha entrado a la contactora con una concentraci6n muy baja de agua por la parte superior eL contacto gasmiddot disecante se realiza en la torre a traves de una serie de platos (torres de platos) 0 a traves de una especie de filtro (torres empacadas) EI gas deshidratadosale por la parte superior de la torre y se hace pasar por un intercambiador de calor en el cual enfria el glicol que va a entrar a la torre el intercambiador es del tipo tubo carcasa y el gas va por el tubo interior y el glicol por el anular formado por el tubo interior y el exterior La Figura 57 muestra un esquema de un plato de la torre

EI glicol que sale por la parte inferior de la t~rre despues de haber establecido contacto con el gas y haberle removido el agua se conoce como glicol rico por su alto contenido de agua a su vez el glicol que entra a la t~rre por la parte superior se conoce como glicol pobre por su bajo contenido de agua

AI salir el glicol rico de la torre se hace pasar por un filtro para removerle los s61idos que pudo haber arrastrado y luego pasar por la bomba de glicol para activarla y hacer que desplace el glicol pobre hacia la torre AI salir de la bomba el glicol rico pasa hacia un separador para removerle el gas este gas se -puede utilizar en el rehervidor 0 puede ser expulsado a la atm6sfera EI separador puede en algunos casos ser trifasico cuando se considera que hay presencia apreciable de hidrocarburos liquidos EI glicol liquido pasa luego del separador a traves de un tanque el cual hace las veces de tanque de reserva e intercambiador este tanque recibe el glicol proveniente del rehervidor que ya esta regenerado y de aqui es succionado por la bomba de glicol para enviarlo a la contactora pero como este glicol esta caliente al hacer pasar por el tanque a traves de un serpentin el glicol rico proveniente del separador este se precalienta antes de entrar al rehervidor

EI glicol rico precalentado entra al rehervidor a traves de la t~rre despojadora en la cual establece contacto con el vapor de agua que ha sido separado en el rehervidor y va buscando salida hacia la atm6sfera a traves de la torre despojadora de esta forma se inicia la remocion de agua del glicol rico EI vapor de agua al salir por la torre despojadora pasa por la parte superior de esta a traves de un condensador donde parte del vapor de agua se condensa y regresa como reflujo al rehervidor

En el rehervidor el glicol se calienta a aproximadamente 350~00degF con el fin de IIevarlo a una pureza de 995 0 mas Para conseguir esta concentraci6n muchas veces es necesario inyectar gas de despojamiento al rehervidor el cual ayuda a que la remoci6n de agua sea mas eficiente Se requiere de 2 a 10 peN de gas por gal6n de glicoL

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toTABLA 14 Propiedades fisicas y quimicas de algunos Glicoles (2) e III (11

EG DEG TEG

Peso Molecular 62 07 10612 15017 Gravedad Especifica a 68degF

I 11155 11184 11255

Densidad Ibsgal 92920 93160 93750 Punto de Ebullici6n 3877 of 4744 of 5504 of Punto de Congelaci6n of 91000 180000 243000 Tension Superficial a 7rF dinascm 470000 448000 452000 Calor de Vaporizacion a 147 Ipc BTUllb 3640000 2320000 1740000

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Tabla 15- Variaci6n de las propiedades del TEG con la temperatura (2) 0 c (1)

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ConducTermica I

Btu(hr lPie2 ofpie)

I

50 75 100 125 150 175 200 225 250 400

1134 1123 1111 1101 1091 1080 1068 1057 1034 1022

880 560 230 155 81 61 40 31 19 15

0485 0500 0520 0535 0550 0570 0585 0600 0635 0650

0140 0938 0132 0130 0125 0121 0118 0113

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EI glicol reconcentrado pasa al tanque de almacenamiento e intercambiador donde precalienta el glicol rico y de donde 10 succiona la bomba de glicol para enviarlo a la contactora a traves del intercambiador donde intercambia calor con el gas que sale

Aunque el glicol esta haciendo un cicio se presentan algunas perdidas especialmente por las dos siguientes razones el gas puede lIevarse algo de glicol y en el rehervidor se puede presentar algunas perdidas por vaporizacion estas perdidas pueden variar desde 005 galsMPCN para gases a alta presion y baja temperatura hasta 030 galsMPCN para gases a baja presion yalta temperatura

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parte el Iquido entra a la tarre por la parte superior con un contenido de agua muy bajo y sale por la parte inferior de la torre despues de removerle el agua al gas con un contenido de agua alto

En el proceso de deshidratacion por adsorcion el agua se remueve del gas al poner este en contacto con un solido que tiene afinidad por el agua y par tanto esta se adhiere a el EI contacto tam bien se realiza en una torre lIamada contactora y el gas entra con el agua por la parte superior y sale con el contenido de agua requerido por la parte inferior

EI metodo basado en reacciones quimicas es altamente efectivo pues practicamente remueve todo el agua del gas pero por tratarse de reacciones quimicas el proceso de regeneracion es dificil si no imposible y resulta bastante costoso

EI proceso de deshidratacion mas comun es el de absorcion pero cuan se requieren puntos de rocio muy bajos en el gas por ejemplo cuando este va a pasar por u planta criogenica se debe aplicar deshidrataci6n usando mallas moleculares para bajar el contenido de agua a valores de OJ)l) bmlMPCN

431 Descripci6n del Proceso de Deshidrataci6n por Absorci6n

Como ya se dijo el proceso de deshidrataci6n por absorci6n incluye el uso de un disecante Iquido para remover el vapor de agua del gas Aunque much os liquidos poseen la capacidad de absorber vapor de agua el Iquido recomendable para usar debe reunir las siguientes caracterfsticas (2)

- Alta eficiencia de absorci6n - Baja presion de vapor a la temperatura de contacto - Regeneracion facil y economica Que no presente perdidas por evaporaci6n 0

contaminacion - No corrosivo y no t6xico

Viscosidad baja 0 moderada - Facil de usar con un alto grado de pureza - Bajas tendencias espumantes y de emulsificaci6n - Que no reaccione con los hidrocarburos del gas y no sea deteriorado por los gases acid os

(H2S y CO2 )

Los glicoles particularmente el Etilene Glicol (EG) dietilen Glicol (DEG) Trietilen Glicol (TEG) y Tetraetilen Glicol (T4EG) son los que mas se ajustan a las caracteristicas antes mencionadas Son preferidos porque ofrecen una mayor depresion del punto de rocio y los procesos son confiables y requieren bajos costos de instalaci6n y operacion Los equipos son faciles de operar mantener y automatizar la operacion de la planta puede ser continua y el disecante se puede recuperar como un paso del proceso

De los Glicoles mencionados casi todas las plan~ el TEG par las bajas per91das por vaJlOI izaci0n Y as alta depresi6n del punto de rocier EI TEG ha slao utilizado para deshidratar gases tanto dulces como cidos efectuando depresiones del punto de rocio de 40 a 140degF para condiciones de operacion entre 25-2500 Ipc y 40deg-160degF (3)

La Tabla 14 muestra las propiedades de algunos glicoles y la Tabla 15 muestra las variaciones de las propiedades del TEG con la temperatura

Las siguientes son las f6rmulas estructurales del TEG y el DEG

C~~O----CH2 -shy

C~-2 ---0----CH2 -shy

La Figura 56 muestra el diagrama gas hUrnedo se hace asar por l

a~ena y otros materiales s~s

Estas impurezas deben ser reml partes de la planta 0 alterar las ca del despojador se hace pasar por gas EI gas sale del despojador ~ la parte inferior y al ascender va e la contactora con una concentral disecante se realiza en la torre a una especie de filtro (torres emp torre y se hace pasar por un inten torre el intercambiador es del tip anular farmado par el tubo interic de la torre

EI glicol que sale por la parte in gas y haberle removido el agua vez el glicol que entra a la torre contenido de agua

AI salir el glicol rico de la torre haber arrastrado y luego pasar glicol pobre hacia la torre AI removerle el gas este gas atmosfera EI separador puedl presencia apreciable de hidroc traves de un tanque el cual hac recibe el glicol proveniente del r bomb a de glicol para enviarlo a por el tanque a traves de un sel antes de entrar al rehervidor

EI glicol rico precalentado en establece contacto con el vapo salida hacia la atmosfera a trav agua del glicol rico EI vapor d de esta a traves de un condem reflujo al rehervidar

En el rehervidor el glicol se cc pureza de 995 0 mas Para gas de despojamiento al reher Se requiere de 2 a 10 PCN de I

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I

con un contenido de agua muy bajo y sale lei agua al gas con un contenido de agua

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ren puntos de riogenica se de agua a

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La Figura 56 muestra el diagrama de flujo tipico para una planta de deshidrataci6n con glicol EI gas humedo se hace pasar por un despojador para removerle hidrocarburos y agua liguidos a~na yotros materiales s61i os - - -- -

Estas impurezas deben ser removidas porque pueden afectar el funcionamiento de algunas partes d la planta 0 alterar las caracteristicas del disecante En algunos casos el gas para salir del despqjador se hace pasar por un extractor de humedad para asegurar una mejor limpieza del gas EI ga s sale del despojador y entra a la torre contactora IIamada tambien absorbedora por la parte inferior y al ascender va estableciendo contacto con el disecante glicol que ha entrado a la contactora con una concentraci6n muy baja de agua por la parte superior eL contacto gasmiddot disecante se realiza en la torre a traves de una serie de platos (torres de platos) 0 a traves de una especie de filtro (torres empacadas) EI gas deshidratadosale por la parte superior de la torre y se hace pasar por un intercambiador de calor en el cual enfria el glicol que va a entrar a la torre el intercambiador es del tipo tubo carcasa y el gas va por el tubo interior y el glicol por el anular formado por el tubo interior y el exterior La Figura 57 muestra un esquema de un plato de la torre

EI glicol que sale por la parte inferior de la t~rre despues de haber establecido contacto con el gas y haberle removido el agua se conoce como glicol rico por su alto contenido de agua a su vez el glicol que entra a la t~rre por la parte superior se conoce como glicol pobre por su bajo contenido de agua

AI salir el glicol rico de la torre se hace pasar por un filtro para removerle los s61idos que pudo haber arrastrado y luego pasar por la bomba de glicol para activarla y hacer que desplace el glicol pobre hacia la torre AI salir de la bomba el glicol rico pasa hacia un separador para removerle el gas este gas se -puede utilizar en el rehervidor 0 puede ser expulsado a la atm6sfera EI separador puede en algunos casos ser trifasico cuando se considera que hay presencia apreciable de hidrocarburos liquidos EI glicol liquido pasa luego del separador a traves de un tanque el cual hace las veces de tanque de reserva e intercambiador este tanque recibe el glicol proveniente del rehervidor que ya esta regenerado y de aqui es succionado por la bomba de glicol para enviarlo a la contactora pero como este glicol esta caliente al hacer pasar por el tanque a traves de un serpentin el glicol rico proveniente del separador este se precalienta antes de entrar al rehervidor

EI glicol rico precalentado entra al rehervidor a traves de la t~rre despojadora en la cual establece contacto con el vapor de agua que ha sido separado en el rehervidor y va buscando salida hacia la atm6sfera a traves de la torre despojadora de esta forma se inicia la remocion de agua del glicol rico EI vapor de agua al salir por la torre despojadora pasa por la parte superior de esta a traves de un condensador donde parte del vapor de agua se condensa y regresa como reflujo al rehervidor

En el rehervidor el glicol se calienta a aproximadamente 350~00degF con el fin de IIevarlo a una pureza de 995 0 mas Para conseguir esta concentraci6n muchas veces es necesario inyectar gas de despojamiento al rehervidor el cual ayuda a que la remoci6n de agua sea mas eficiente Se requiere de 2 a 10 peN de gas por gal6n de glicoL

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toTABLA 14 Propiedades fisicas y quimicas de algunos Glicoles (2) e III (11

EG DEG TEG

Peso Molecular 62 07 10612 15017 Gravedad Especifica a 68degF

I 11155 11184 11255

Densidad Ibsgal 92920 93160 93750 Punto de Ebullici6n 3877 of 4744 of 5504 of Punto de Congelaci6n of 91000 180000 243000 Tension Superficial a 7rF dinascm 470000 448000 452000 Calor de Vaporizacion a 147 Ipc BTUllb 3640000 2320000 1740000

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Tabla 15- Variaci6n de las propiedades del TEG con la temperatura (2) 0 c (1)

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ConducTermica I

Btu(hr lPie2 ofpie)

I

50 75 100 125 150 175 200 225 250 400

1134 1123 1111 1101 1091 1080 1068 1057 1034 1022

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Aunque el glicol esta haciendo un cicio se presentan algunas perdidas especialmente por las dos siguientes razones el gas puede lIevarse algo de glicol y en el rehervidor se puede presentar algunas perdidas por vaporizacion estas perdidas pueden variar desde 005 galsMPCN para gases a alta presion y baja temperatura hasta 030 galsMPCN para gases a baja presion yalta temperatura

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Estas impurezas deben ser removidas porque pueden afectar el funcionamiento de algunas partes d la planta 0 alterar las caracteristicas del disecante En algunos casos el gas para salir del despqjador se hace pasar por un extractor de humedad para asegurar una mejor limpieza del gas EI ga s sale del despojador y entra a la torre contactora IIamada tambien absorbedora por la parte inferior y al ascender va estableciendo contacto con el disecante glicol que ha entrado a la contactora con una concentraci6n muy baja de agua por la parte superior eL contacto gasmiddot disecante se realiza en la torre a traves de una serie de platos (torres de platos) 0 a traves de una especie de filtro (torres empacadas) EI gas deshidratadosale por la parte superior de la torre y se hace pasar por un intercambiador de calor en el cual enfria el glicol que va a entrar a la torre el intercambiador es del tipo tubo carcasa y el gas va por el tubo interior y el glicol por el anular formado por el tubo interior y el exterior La Figura 57 muestra un esquema de un plato de la torre

EI glicol que sale por la parte inferior de la t~rre despues de haber establecido contacto con el gas y haberle removido el agua se conoce como glicol rico por su alto contenido de agua a su vez el glicol que entra a la t~rre por la parte superior se conoce como glicol pobre por su bajo contenido de agua

AI salir el glicol rico de la torre se hace pasar por un filtro para removerle los s61idos que pudo haber arrastrado y luego pasar por la bomba de glicol para activarla y hacer que desplace el glicol pobre hacia la torre AI salir de la bomba el glicol rico pasa hacia un separador para removerle el gas este gas se -puede utilizar en el rehervidor 0 puede ser expulsado a la atm6sfera EI separador puede en algunos casos ser trifasico cuando se considera que hay presencia apreciable de hidrocarburos liquidos EI glicol liquido pasa luego del separador a traves de un tanque el cual hace las veces de tanque de reserva e intercambiador este tanque recibe el glicol proveniente del rehervidor que ya esta regenerado y de aqui es succionado por la bomba de glicol para enviarlo a la contactora pero como este glicol esta caliente al hacer pasar por el tanque a traves de un serpentin el glicol rico proveniente del separador este se precalienta antes de entrar al rehervidor

EI glicol rico precalentado entra al rehervidor a traves de la t~rre despojadora en la cual establece contacto con el vapor de agua que ha sido separado en el rehervidor y va buscando salida hacia la atm6sfera a traves de la torre despojadora de esta forma se inicia la remocion de agua del glicol rico EI vapor de agua al salir por la torre despojadora pasa por la parte superior de esta a traves de un condensador donde parte del vapor de agua se condensa y regresa como reflujo al rehervidor

En el rehervidor el glicol se calienta a aproximadamente 350~00degF con el fin de IIevarlo a una pureza de 995 0 mas Para conseguir esta concentraci6n muchas veces es necesario inyectar gas de despojamiento al rehervidor el cual ayuda a que la remoci6n de agua sea mas eficiente Se requiere de 2 a 10 peN de gas por gal6n de glicoL

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toTABLA 14 Propiedades fisicas y quimicas de algunos Glicoles (2) e III (11

EG DEG TEG

Peso Molecular 62 07 10612 15017 Gravedad Especifica a 68degF

I 11155 11184 11255

Densidad Ibsgal 92920 93160 93750 Punto de Ebullici6n 3877 of 4744 of 5504 of Punto de Congelaci6n of 91000 180000 243000 Tension Superficial a 7rF dinascm 470000 448000 452000 Calor de Vaporizacion a 147 Ipc BTUllb 3640000 2320000 1740000

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Tabla 15- Variaci6n de las propiedades del TEG con la temperatura (2) 0 c (1)

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Viscosidad (cp)

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ConducTermica I

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EI glicol reconcentrado pasa al tanque de almacenamiento e intercambiador donde precalienta el glicol rico y de donde 10 succiona la bomba de glicol para enviarlo a la contactora a traves del intercambiador donde intercambia calor con el gas que sale

Aunque el glicol esta haciendo un cicio se presentan algunas perdidas especialmente por las dos siguientes razones el gas puede lIevarse algo de glicol y en el rehervidor se puede presentar algunas perdidas por vaporizacion estas perdidas pueden variar desde 005 galsMPCN para gases a alta presion y baja temperatura hasta 030 galsMPCN para gases a baja presion yalta temperatura

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I 11155 11184 11255

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Tabla 15- Variaci6n de las propiedades del TEG con la temperatura (2) 0 c (1)

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Calor Especifico (BtulbOF)

ConducTermica I

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I

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1134 1123 1111 1101 1091 1080 1068 1057 1034 1022

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0485 0500 0520 0535 0550 0570 0585 0600 0635 0650

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Aunque el glicol esta haciendo un cicio se presentan algunas perdidas especialmente por las dos siguientes razones el gas puede lIevarse algo de glicol y en el rehervidor se puede presentar algunas perdidas por vaporizacion estas perdidas pueden variar desde 005 galsMPCN para gases a alta presion y baja temperatura hasta 030 galsMPCN para gases a baja presion yalta temperatura

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Variables de operacion en una planta de deshidratacion por absorcion que se pueden considerar como las mas importantes son las siguientes

Temperatura ~ Del gas que entra Del glicol pobre (que entra) Del regenerador del glicol Del tope de la columna despojadora

Presion En la contactora En el regenerador

Concentracion del glicol

Rata de circulacion del glicol

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En el gas de entrada a mayor temperatura manteniendo constante la presion mayor es el contenido de agua La temperatura del gas no se debe dejar aumentar demasiado cuando se usan calentadores en linea para prevenir la formacion de hidratos en epocas de bajas temperaturas

La temperatura de entrada del glicol pobre se debe mantener tan baja como sea posible para reducir la rata de circulacion de glicol pero de todas maneras la temperatura de entrada del glicol debe estar por encima ligeramente de la temperatura del gas para evitar la condensacion de hidrocarburos se recomienda que este a unO$ 10degF por encima de la temperatura del gas de salida

La temperatura del rehervidor regula el contenido de agua en el glicol pobre a mayor temperatura mayor concentracion Cuando se trata de TEG la temperatura puede ser hasta unos 400degF pero se recomienda que este entre 370 y 390degF para minimizar la degradacion del glicol a esta temperatura se obtiene glicol con 985 - 989 de calidad Si se requieren calidades mas altas se debe recurrir al uso de gas de despojamiento u operar el rehervidor y la columna despojadora al vacio

Si se tiene temperaturas altas en la columna despojadora se pueden presentar perdidas altas de glicol la temperatura recomendada es de aproximadamente 225degF a temperaturas mayores de unos 250degF se pueden presentar perdidas altas de glicol Por otra parte si la temperatura en el tope de la columna despojadora es baja menor de unos 220degF se presentara demasiada condensacion del agua y mayor consumo de calor para reevaporacion Si se tiene un serpentin

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La temperatura del rehervidor regula el contenido de agua en el glicol pobre a mayor temperatura mayor concentracion Cuando se trata de TEG la temperatura puede ser hasta unos 400degF pero se recomienda que este entre 370 y 390degF para minimizar la degradacion del glicol a esta temperatura se obtiene glicol con 985 - 989 de calidad Si se requieren calidades mas altas se debe recurrir al uso de gas de despojamiento u operar el rehervidor y la columna despojadora al vacio

Si se tiene temperaturas altas en la columna despojadora se pueden presentar perdidas altas de glicol la temperatura recomendada es de aproximadamente 225degF a temperaturas mayores de unos 250degF se pueden presentar perdidas altas de glicol Por otra parte si la temperatura en el tope de la columna despojadora es baja menor de unos 220degF se presentara demasiada condensacion del agua y mayor consumo de calor para reevaporacion Si se tiene un serpentin

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