Docente: Ing. Ronny Estremadoiro Arteaga

Gerente de Procesos

IPE Bolivia S.R.L

rea@ipe.bo

MODULO III

PROCESOS DEL GAS

NATURAL

25 de Marzo de 2013

1

TEMA: Proceso del Gas Natural, Componentes, Plantas de Procesos de Gas, Sistemas de Procesos, Tipos de Procesos de Separacin

MODULO III

PROCESOS DEL GAS NATURAL

22 de Octubre de 2012

2 R. ESTREMADOIRO

DEFINICIONES GENERALES

3 R. ESTREMADOIRO

Absorcin: Proceso qumico que consiste en la separacin de uno o ms componentes de una mezcla gaseosa con la ayuda de un solvente lquido con

el cual forma solucin. En la siguiente figura se muestra la diferencia entre

absorcin y adsorcin.

R. ESTREMADOIRO 4

Aguas, Corriente Arriba/Corriente Abajo: Trmino usado para indicar que una variable del proceso (por ejemplo, la presin y temperatura), un equipo o

instrumento, est ubicado antes o despus de otro equipo o instrumento en el

sentido del flujo.

Balance de Materia (Masa) y Energa: Documento donde se indican las caractersticas y propiedades principales de las corrientes del proceso, con sus

condiciones de operacin normales.

Contactora (Absorvedora): Recipiente presurizado, generalmente de orientacin vertical, en donde el gas y el glicol entran en contacto para que este

ltimo absorba el vapor de agua contenida en el gas.

Deshidratacin: Proceso para la remocin del agua en el gas, crudo y sus derivados.

Diagrama de Flujo de Procesos: Representacin esquemtica de la secuencia, las etapas, los equipos y las corrientes principales del proceso.

Tambin tiene informacin bsica sobre la filosofa de operacin y control

(principales lazos de control) y las principales caractersticas del diseo,

especificaciones de los equipos requeridos en el proceso y sus condiciones de

operacin.

R. ESTREMADOIRO 5

Diagrama de Tubera e Instrumentacin (P&ID): Diagrama que describe la secuencia del proceso, su automatizacin y control, indicando todos los

equipos, las lneas, la instrumentacin, las lgicas de control y accesorios que la

conforman.

Gas cido: Gas que contiene cantidades por encima de la especificacin de uso y/o regulaciones ambientales para el dixido de carbono (CO2), sulfuro de

hidrgeno (H2S) y/o mercaptanos (RSH).

Gas Dulce: Gas que contiene cantidades por debajo del lmite establecido en las especificaciones de uso y/o regulaciones ambientales para el dixido de

carbono (CO2), sulfuro de hidrgeno (H2S) y/o mercaptanos (RSH). Tambin es

el gas que se obtiene como producto de la Unidad de Endulzamiento.

Gas Hmedo: Un gas que contiene agua o no ha sido deshidratado. Trmino que equivale a un gas rico, es decir con cierta cantidad de hidrocarburos

pesados y recuperables.

Gas Seco: Gas que no contiene compuestos pesados ni agua que puedan condensar bajo las condiciones de operacin del proceso.

GPM (gals/M pcn): Riqueza del gas medida por el nmero de galones de lquido que se pueden extraer por cada mil pies cbicos del fluido en

condiciones estndar (14,7 lpca y 60 F). Trmino que expresa la cantidad de

componentes condensables del gas natural que se obtienen en las plantas.

R. ESTREMADOIRO 6

Planta criognica: Procesadora de gas capaz de elaborar productos lquidos del gas natural (incluyendo etano), a muy bajas temperaturas de operacin, normalmente debajo

de 50 F.

Planta de gasolina: conjunto de equipos formados por separadores, compresores, intercambiadores de calor, expansores y torres de fraccionamiento, que se disean de

modo especfico para separar el gas en sus diversos componentes, tales como el metano,

etano, propano, isobutano y butano normal, dejando la gasolina natural como producto

ms pesado.

Planta de procesamiento de gas natural: trmino que identifica a las instalaciones de gas o plantas de gasolina natural, en las cuales se separan los diversos componentes de

la corriente de hidrocarburos para satisfacer las exigencias comerciales. Aquella cuyo

objetivo es recuperar lquidos del gas natural (LGN). Generalmente, funciona con

procesos de baja temperatura.

Punto (Temperatura) de Roco (Dew Point): Temperatura a la cual un gas, consistente de dos o ms componentes, genera la primera gota de lquido; es decir, el comienzo del

cambio de fase.

Punto de Roco de Hidrocarburo: Temperatura a una presin definida, o la presin a una temperatura definida, a la cual el gas est saturado con hidrocarburos pesados. La

disminucin de la temperatura o el aumento de la presin originan la condensacin de

hidrocarburos.

Punto de Roco del Agua: Temperatura a una presin definida, o la presin a una temperatura definida, a la cual el gas est saturado con agua. La disminucin de la

temperatura o el aumento de la presin originan la formacin de agua libre. En el proceso

de deshidratacin del gas es comn el uso del punto de roco del agua para establecer el

contenido de vapor de agua en el gas y acompaado con la presin a la cual es

determinado.

R. ESTREMADOIRO 7

COMPONENTES DEL GAS

El componente predominante del gas natural es el metano con cantidades ms

pequeas de otros hidrocarburos. La siguiente tabla brinda ejemplos de algunos

pocos componentes comunes del gas natural, su fase y su uso luego del

Tratamiento. Hidrocarburos

No Hidrocarburos

El Gas Natural proveniente de una produccin asociada con Petrleo como el

producido por pozos gasferos, no debe ser utilizado como combustible sin

previamente extraerle los hidrocarburos pesados (lquidos), debido a que el gas

se encuentra saturado en agua y contiene adems otros hidrocarburos lquidos

que lo convierten en un flujo bifsico con la posterior interferencia tanto en el

transporte como en su utilizacin.

R. ESTREMADOIRO 8

PLANTAS DE TRATAMIENTO DE GAS

Planta Abrev. Separacin

Primaria

Estabilizacin Desh.

TEG

Planta

Amina

Desh. Crib.

Mol.

Criognica Dew Point Compresin

Carrasco CRC SI SI

SI

SI

SI

SI

NO SI

Kanata KNT SI

SI

SI

NO SI SI NO SI

Vuelta

Grande

VGR SI

SI

SI

NO SI SI NO SI

Santa Rosa SRS SI

NO NO SI

NO NO SI

SI

Percheles PCH SI

SI

NO NO NO NO SI SI

San Roque SNQ SI

NO NO NO NO NO SI SI

La Vertiente LVT SI

SI

NO NO NO SI SI SI

San Alberto SAL SI

SI

NO SI NO NO SI SI

San Antonio SAN SI

SI

NO SI NO NO SI SI

Margarita MGR SI

SI

NO NO NO NO SI SI

Tacobo TCB SI

SI

NO SI NO NO SI SI

Paloma PLM SI NO SI NO SI SI SI SI

Ro Grande RGD NO NO LEAN OIL NO NO NO SI SI

Yapacan YPC SI SI NO SI NO NO SI SI

R. ESTREMADOIRO 9

PLANTAS DE TRATAMIENTO DE GAS (Cont.)

PROCESO DESCRIPCIN

Separacin Primaria Separa las partculas mayores

de condensado de la corriente

de gas.

Estabilizacin de Condensado Ajusta el TVR del Condensado

a 12 Psia @ 100F.

Endulzamiento de Gas cido Elimina el Contenido de CO2 y

H2S para su Transporte.

Deshidratacin por TEG Ajusta la Humedad del Gas.

Desh. Por Tamiz Molecular Elimina la Humedad del Gas.

Criognica Ajusta el punto de Roco del

HCB.

Dew Point Ajuste del Punto de Roco del

HCB y del Agua.

Compresin Incrementa la presin para su

Transporte.

R. ESTREMADOIRO 10

ESPECIFICACIONES DEL GAS DE SALIDA

PARAMETROS UNIDAD ARGENTINA Enarsa-

YPFB

YPFBT MERCADO

INTERNO

PODER CALORIFICO BTU/PC Min. 1000 Min. 970

NITROGENO %

MOLAR

Max. 2.0 Max. 2.0

DIOXIDO DE

CARBONO

%

MOLAR

Max. 2.0

Max. 2.0

GASES INERTES %

MOLAR

Max. 3.5

Max. 3.5

CONTENIDO DE

HUMEDAD

mgr/m3 Max. 65 Max. 95

CONTENIDO DE H2S mgr/m3 Max. 5

Max. 5

CONTENIDO DE O2 %

MOLAR

Max. 0.2

Max. 0.2

CONTENIDO DE Hg mgr/m3

Max. 0.9

Max. 0.6

PUNTO DE ROCIO

HC

F/C Max. 7.2 C @ 45 Kgf/cm2 Max. 32F @ 640 Psia.

Max. 0C @ 45 Kgf/cm2

SP CF DP

PLANTA

MARGARITA

GAS RICO

GAS DULCE

GAS HUMEDO AGUA CRUDO GASOLINA

NATURAL

SP TEG TM CRI CF PLANTA

VUELTA

GRANDE

GAS RICO

GAS DULCE

GAS HUMEDO

AGUA AGUA AGUA

CRUDO

GLP GASOLINA

NATURAL

G

G

LEYENDA

SP SEPARACION PRIMARIA

TEG DESHIDRATACION POR TEG

TM DESHIDRATACION POR TAMIZ MOLECULAR

DP DEW POINT

CRI CRIOGENICA

CF COMPRESION FINAL

G GASODUCTO

AGUA

COMPARACIN PLANTA CRIOGNICA Vs. DEW POINT

R. ESTREMADOIRO 11

PLANTAS DE DEW POINT EN BOLIVIA

12 R. ESTREMADOIRO

YPFB CHACO

S.A:

Santa Rosa Percheles San Roque

YPFB ANDINA

S.A:

Ro Grande Sirari Vbora Yapacan

PETROBRAS

S.A:

San Alberto San Antonio

BG Bolivia:

La Vertiente

PLUSPETROL

BOLIVIA S.A:

Tacobo Tajibo Ro Seco

REPSOL YPF:

Margarita

PLANTAS CRIOGNICAS EN BOLIVIA

13 R. ESTREMADOIRO

YPFB CHACO

S.A:

Carrasco Vuelta Grande

Repsol YPF:

Paloma A

R. ESTREMADOIRO 14

DIAGRAMA TPICO DE PROCESO DEL GAS

Gas pobre

Ciclo de refrigeracin

Pre enfriador

Chiller

Separador Fro

Columna

deetanizadora

Gas rico

1000 psig

90 oF

1000 psig

300 psig

435-580 psig

-40 - 0 oF

Vlvula J-T

C3+

REFRIGERACIN CON J-T

R. ESTREMADOIRO 15

Gas pobre 1000 psig

Ciclo de refrigeracin

Hot gas HX

Chiller

Separador Fro

Columna

Demetanizadora

Gas rico

1000 psig

90 oF

-90 oF

Turbo expansor

Compresor de

turbo expansin

Compresor de turbina

C2+

225 psig

-160 oF

Cold gas HX

REFRIGERACIN CON TURBOEXPANSIN

R. ESTREMADOIRO 16

R. ESTREMADOIRO 17

R. ESTREMADOIRO 18

DESHIDRATACIN CON TEG

CONDICIONES TPICAS:

Descripcin Temperatura F (C) Presin psia (bar)

Gas de entrada 60-100 (15,5-37,8) 300+ (21+)

Glicol al absorbedor 70-110 (21 43,3) 300+ (21+)

Succin Bomba TEG 170-200 (76,7 93,3) Atmosfrica

Separador trifasico 120-180 (48,9 82,2) 35-45 (2,4 3,1)

Rehervidor 375-400 (190,5 204,5) 17 mx. (1,2 mx.)

Tope Regenerador 213 mx. (100 mx.) Atmosfrico

R. ESTREMADOIRO 19

DESHIDRATACION CON GLICOL

VENTAJAS: SIMPLE

PROBADA

BAJO CAPEX

BAJO OPEX

CUMPLE ESPEC. TRANSPORTE

DESVENTAJAS: LIMITADO A Dew Point > -40 oF (-40 oC)

CONTAMINACION DE SOLVENTE /

PERDIDAS

ABSORCION DE AROMATICOS Y H2S

VENTEO A INCINERACION

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EG DEG TEG Metanol

C2H6O2 C4H10O3 C8H18O5 CH3OH

Peso Molecular 62,1 106,1 150,2 32,04

T ebullicin atm (F/C) 387 / 193 476 / 245 545 / 286 148 / 64,5

P vapor 77 F/ 25C, mmHg 0,12 < 0,01 < 0,01 120

SG @ 77 F (25 C) 1,110 1,113 1,119 0,790

SG @ 140 F (60 C) 1,085 1,088 1,092

Freezing Point (F / C) 8 / -13 17 / -8 19 / -7 -144 / -98

Visc @ 77 F (25 C), cP 16,5 28,2 37,3 0,52

Visc @ 140 F (60 C), cP 4,7 7,0 8,8

Cp @ 77 F (25 C),btu/lbF 0,58 0,55 0,53 0,60

T descomposicin (F/C) 329 / 165 328 / 164 404 / 206

LOS GLICOLES

R. ESTREMADOIRO 21

R. ESTREMADOIRO 22

DESHIDRATACIN CON TAMICES

R. ESTREMADOIRO 23

TAMICES MOLECULARES: CONDICIONES TPICAS

Descripcin Temperatura F (C) Presin psia (bar)

Gas de entrada 125 mx. (51,7) Sin limite

Gas de regeneracin 450-600 (232-315,5) Igual a gas deshi.

Duracin ciclo absorcin 8-24 horas

Duracin ciclo calentamiento ciclo de absorcin

Cada de presin lecho 8 psi mx. (0,55 bar)

VENTAJAS: DEW POINT < -148 oF (-100 oC)

NO ABSORBEN AROMATICOS

REMUEVE H2O / H2S

NO HAY PERDIDAS DE SOLVENTE

CUMPLE ESPEC. TRANSPORTE

DESVENTAJAS: ALTO CAPEX / OPEX

DESECANTE SENSITIVO A HC

REMPLAZO PERIODICO 5 AOS

ALTA T regeneracin

ALTA CARGA regeneracin

TAMICES MOLECULARES: CONDICIONES TPICAS (Cont.)

R. ESTREMADOIRO 24

Desecante Forma Densidad

(lb/pie3)

Tamao de

particula

Contenido agua

salida (ppm,p)

Alumina Gel Esfrica 52 5-10

Alumina activada Granular 52 -8 Mesh 0,1

Alumina activada Esfrica 47-48 -8 Mesh 0,1

Silica Gel Esfrica 50 4-8 Mesh 5-10

Silica Gel Granular 45 3-8 Mesh 5-10

Tamiz molecular Esfrica 42-45

4-8 Mesh

8-12 Mesh 0,1

Tamiz molecular Cilindro 40-44 1/8-1/16 0,1

PROPIEDADES DE AGENTES DESECANTES

FUENTE: M. Martinez. Tratamiento del

gas natural

TAMICES MOLECULARES: CONDICIONES TPICAS (Cont.)

R. ESTREMADOIRO 26

PLANTA DE AMINA

R. ESTREMADOIRO 27

ABSORCIN CON ACEITE POBRE

R. ESTREMADOIRO 28

COMPOSICIN DEL GAS DE INGRESO A PLANTA-

PLANTA PERCHELES-YPFB CHACO S.A

R. ESTREMADOIRO 29

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS- PLANTA

PERCHELES-YPFB CHACO S.A

R. ESTREMADOIRO 30

COMPOSICIN DEL GAS DE INGRESO- PLANTA

ABSORCIN-RO GRANDE YPFB ANDINA S.A

R. ESTREMADOIRO 31

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS- PLANTA DE

ABSORCIN-RO GRANDE-YPFB ANDINA S.A

R. ESTREMADOIRO 32

COMPOSICIN DEL GAS DE INGRESO- PLANTA

TACOBO-PLUSPETROL S.A.

Elemento %

N itrgeno 0,0018

CO 2 0,0477

M etano 0,9164

Etano 0,0199

Propano 0,0064

i-butano 0,0008

n-butano 0,0014

i-pentano 0,0006

n-pentano 0,0005

n-hexano 0,0006

n-heptano 0,0012

n-octano 0,0001

n-nonano 0,0000

n-decano 0,0000

N B P[0]68* 0,0001

N B P[0]83* 0,0001

N B P[0]97* 0,0001

N B P[0]111* 0,0001

N B P[0]126* 0,0001

N B P[0]141* 0,0001

N B P[0]155* 0,0001

N B P[0]170* 0,0001

N B P[0]185* 0,0000

N B P[0]199* 0,0000

N B P[0]214* 0,0000

N B P[0]228* 0,0000

N B P[0]243* 0,0000

N B P[0]258* 0,0000

N B P[0]273* 0,0000

N B P[0]286* 0,0000

N B P[0]300* 0,0000

N B P[0]316* 0,0000

Agua 0,0018

R. ESTREMADOIRO 33

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS- PLANTA TACOBO-

PLUSPETROL BOLIVIA S.A

R. ESTREMADOIRO 34

COMPOSICIN DEL GAS DE INGRESO- PLANTA SAN

ALBERTO- PETROBRAS S.A

R. ESTREMADOIRO 35

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS- PLANTA SN

ALBERTO-PETROBRAS S.A

R. ESTREMADOIRO 36

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS (Cont.)- PLANTA

SAN ALBERTO-PETROBRAS S.A

R. ESTREMADOIRO 37

COMPOSICIN DEL GAS DE INGRESO- PLANTA LA

VERTIENTE-BG BOLIVIA

R. ESTREMADOIRO 38

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS- PLANTA LA

VERTIENTE-BG BOLIVIA

R. ESTREMADOIRO 39

COMPOSICIN DEL GAS DE INGRESO- VUELTA

GRANDE/CARRASCO/SANTA ROSA-YPFB CHACO S.A

R. ESTREMADOIRO 40

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS- PLANTA

CARRASCO-YPFB CHACO S.A

R. ESTREMADOIRO 41

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS- PLANTA VUELTA

GRANDE-YPFB CHACO S.A

R. ESTREMADOIRO 42

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS- PLANTA SANTA

ROSA-YPFB CHACO S.A

R. ESTREMADOIRO 43

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS- PLANTA KANATA-

YPFB CHACO S.A

R. ESTREMADOIRO 44

COMPOSICIN DEL GAS DE SALIDA- PLANTA VBORA-

YPFB ANDINA S.A

R. ESTREMADOIRO 45

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS- PLANTA VBORA-

YPFB ANDINA S.A

46 R. ESTREMADOIRO