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Ing. Nelson Cabrera Maráz, Msc
[email protected]
N@Plus 2016
DESHIDRATACIONDESHIDRATACIONDESHIDRATACION
Procesos del Gas Natural Procesos del Gas Natural
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Plantas de Gas en Bolivia
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Plantas de Gas en Bolivia
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Extracción Recolección Separación
Tratamiento
Crudo
Compresión
Gas
AlmacenajeMedición
Y Bombeo
Tratamiento
Del Gas
Operaciones de Producción
Proceso
Del Gas
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PLANTAS DESHIDRATADORAS:
Requerimientos para el transporte :
•Punto de Rocío de HC: -4 °C a 800 psia•PCS: 995 – 1046
BTU/ft3
•CO2: 2 % molar•Inertes totales: 4 % molar•H2S: 3 mg/ m
3 o 2.1 ppm
•H2O: 4 lb / MMft3 o 85 ppm•O2: 0.2 % molar•Partículas sólidas:
1.4 lb / MMft3
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PLANTAS DESHIDRATADORAS:
Requerimientos para el transporte:
Partículas liquidas: 2,8 lt/ MMft3
Libre de arena, polvo, gomas, aceites, etc.
La medición del contenido de agua estaestandarizada por ASTM D –
1142.
4 a 7 lb de agua / MMft3
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Flow Diagram for an NGL Extraction Plant
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Plant a de Pr ocesami ent o de Gas
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PLANTA DESHIDRATADORA
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POR QUE LA DESHIDRATACIÓN DE GAS NATURAL
“El vapor de agua asociado al gas natural, es uno de
los contaminantes más comunes en el gas dado porlos
inconvenientes que puede ocasionar tanto enprocesos posteriores a
los que pudiere estarsometido, como para su transporte a áreas
detratamiento y consumo. Bajo condiciones normalesde producción, el
gas natural está saturado con agua.
Por los incrementos de presión o reducción detemperatura el agua
en el gas natural se condensa yse forma en agua liquida.
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Cuando el agua libre se combina con lasmoléculas de gas (metano,
etano, propano, etc.),
esta forma hidratos sólidos el cual puede taponarválvulas,
equipos y algunas líneas de gas.
La presencia de agua líquida puede incrementarla corrosividad
del gas natural, especialmentecuando el gas contiene H2S y CO2. Sin
embargoel contenido de agua en el gas natural puede serreducido
para evitar la formación de hidratos yreducir la corrosión en
tuberías antes que seatransportado.
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Si el agua acumulada es producto de laSi el agua acumulada es
producto de la
condensaci condensaci ó ó n de su fase vapor
y esn de su fase vapor y es
llamadallamada “ “ agua fresca agua
fresca ” ” ..
Si contiene minerales, cloruros de calcio,Si contiene minerales,
cloruros de calcio,
sodio y magnesio se caracteriza por tenersodio y magnesio se
caracteriza por tener
un sabor amargo y es una indicaci un sabor amargo y es una
indicaci ó ó n den de
que se ha producido un poco de agua deque se ha producido un
poco de agua
deformaci formaci ó ó n n .
DESHIDRATACION del gas na t ur alDESHIDRATACION del gas na t ur
a l … …
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Lasprincip les dificult des
rincip les dificult des causadas por la humedad se
clasifican en:
Formación de hidratos de gas, que taponan las
líneas y los mecanismos de control de presión. Acumulación de
agua liquida en los gasoductos que
reduce efectivamente el diámetro y la capacidad de
transmisión. Corrosión interna de tubería, accesorios,
equipos
de producción, etc.
El control apropiado del contenido de humedad es la
solución mas simple y económica para estos problemas,
lo que da origen al desarrollo de procesos de
deshidratación.
DESHIDRATACION del gas na t ur alDESHIDRATACION del gas na t ur
a l … …
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El tratamiento del gas natural mas aplicado por la industria
es
conocido como
deshidrataci deshidrataci ó ó n n y
consiste en remover agua
presente en el gas.
Una deshidratación efectiva previene la formación de hidratos
de
gas y la acumulación de agua en los sistemas de transmisión.
El hidrogeno y nitr El hidrogeno y
nitr ó ó geno son gases inertes que afectan el
podergeno son gases inertes que afectan el
podercalor calor í í fico del gas fico del
gas . El anh El anh í í drido
carb drido carb ó ó nico (CO2) y el sulfuro
denico (CO2) y el sulfuro de
hidrogeno, formanhidrogeno, forman á á cidos o
soluciones acidas en presencia delcidos o soluciones acidas en
presencia del
agua contenida en el gas.agua contenida en el gas.
El contaminante al que hay que prestarle suma importancia es
el
AGUA, siempre presente en el gas proveniente del yacimiento,
ya
que produce corrosión y formación de hidratos.
DESHIDRATACION del gas na t ur alDESHIDRATACION del gas na t ur
a l
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La deshidratación del gas natural se define como elproceso de
remover el vapor de agua que esta
asociado al gas.
Para lograr la deshidratación se disponen de varios
métodos operacionales entre los cuales el mas usadoes el t r at
ami ent o del gas con gl i col o pr oceso det r at ami ent o del
gas con gl i col o pr oceso
deabsorci absorci ó ón n .
En este proceso se usa un liquido higroscópico pararemover el
vapor de agua del gas, los líquidos que seusan son el d ie t i l
en d ie t i l en gl i col ygl i col y t r i e t i l
en t r i e t i l en gl icol gl icol .
DESHIDRATACION del gas na t ur alDESHIDRATACION del gas na t ur
a l
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Ventajas del trietilen glicol :
-Regeneración mas fácil a altos niveles deconcentración (98 –
99,5 % peso) por su altopunto de ebullición.
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Temperatura de descomposición alta, aprox.404 °F a presión
atmosférica.- Bajas perdidas por evaporación.- Sistema de
regeneración sencillo y de fácil
operación.- Menores costos de inversión y operación.
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DESCRIPCIÓN DEL PROCESO - Diagrama general del proceso
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La deshidratación con glicol es relativamenteeconómica por que
el agua puede ser evaporadafácilmente del glicol mediante la
adición de calor
(regeneración) y permite que el glicol seanuevamente utilizado
con un mínimo de perdidas.
La mayoría de los procesos son continuos, es decirque tanto el
gas como el glicol fluyencontinuamente a través del contactor donde
entranen contacto y el glicol absorbe el agua contenida enel gas
para después ser regenerado donde el agua esremovida y el glicol
enviado nuevamente a lacontactora.
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El glicol puede absorber HC pesados líquidospresentes en la
corriente de gas, por eso antes de
que el gas entre a la contactora debe pasar por unseparador de
condensados (scrubber) para removerlos líquidos e impurezas
sólidas.
El gas seco que sale de la torre contactora fluye através de un
intercambiador de calor gas/glicol.
En este intercambiador el glicol es enfriado paraaumentar su
capacidad de absorción y disminuir sutendencia a vaporizarse y
perderse en la corriente
de gas seco.
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EFECTO DE LAS VARIABLES DE OPERACIÓN
La deshidratación del gas natural es afectado por:
- Temperatura del gas a la entrada- Presión del gas de
entrada
- Temperatura del glicol a la entrada- Numero de platos de la
absorbedoraConcentración del glicol a la entrada de la
contactora
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SCRUBBER O SEPARADOR DE ENTRADA
Este remueve el agua liquida, HC pesados,salmueras, sólidos,
arena óxidos, etc. que trae elgas de entrada.
Para grandes caudales de gas se usan separadoresde filtro como
scrubbers para reducir lacontaminación del glicol.
En unidades pequeñas una sección en el fondo de latorre
contactora se usa como scrubber vertical.
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Mientras mas limpio sea el gas menores serán losproblemas
operacionales.
La cantidad de agua liquida diluirá el glicol y bajarala
eficiencia de la torre, requerirá mayor caudal decirculación de
glicol, incrementara la carga de vapory aumenta la demanda de calor
y como resultadoperdidas de glicol y gas húmedo.
Si los HC líquidos están presentes, estos pasaran a la
fraccionadora y al reherbidor.
Las fracciones mas livianas pasan al tope comovapor y crean
peligro de incendio.
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SCRUBBER
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TORRE CONTACTORA
El proceso consiste en poner en contacto un gas conun liquido
que tiene propiedades higroscópicas (afínal agua) presentándose una
transferencia de masa
entre los dos fluidos, debido a la diferencia deconcentración de
vapor de agua entre el glicol y elgas.
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INTERCAMBIADOR DE CALOR GAS - GLICOL
El intercambiador puede ser un serpentín en la cimade la torre
de absorción.
Cuando se tiene que evitar el calentamiento del gas
se puede usar un intercambiador de calor enfriadopor agua y
aire.
Este intercambiador puede acumular depósitos queobstruyen la
superficie y reducen el caudal detransferencia de calor e
incrementar la temperaturadel glicol pobre.
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ALMACENAMIENTO DEL GLICOL POBRE
El proceso exige el disponer un tanque paraalmacenar el glicol
regenerado que es bombeado ala torre absorbedora.
El glicol pobre almacenado puede arrastrar gases yvapor por
efecto de las altas temperaturas, por lo
que se instala un venteo al tanque acumulador paraevitar
presurizarlo y generar problemas a la bombade glicol.
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INTERCAMBIADOR DE CALOR GAS RICO-GLICOLPOBRE
El glicol pobre que ha sido regenerado sale del
rehervidor a alta temperatura y transfiere calor alglicol rico
que sale de la torre contactora.
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REGENERACIÓN DEL GLICOL
Se realiza por medio de la destilación, separaciónagua – glicol
favorecidos por la diferencia del puntode ebullición entre los 2
componentes.
(225 °F para el agua a 10 psig y 404 °F para elglicol)
La torre de destilación por lo general empacadasepara el agua y
el glicol por destilaciónfraccionada.
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REHERVIDOR
Este equipo proporciona calor para separar el glicoly el agua
por destilación simple.
Por lo general esta equipado con una caja deignición de fuego
directo, usando una porción del
gas para combustible, otros usan petróleo caliente ovapor.
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BOMBA DE CIRCULACIÓN DE GLICOL
Se usa para introducir el glicol al sistema, puede sereléctrica,
o de otro tipo dependiendo de lascondiciones de operación y
localización en la
planta.
Comúnmente se usa la bomba de gas – glicolaccionada por gas -
glicol usa el glicol rico de altapresión en la torre para proveer
parte de la energíapara su operación.
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SEPARADOR FLASH
Es opcional que se usa para recobrar el gas de labomba y los HC
gaseosos provenientes del glicolrico.
Estos gases se pueden usar como combustible parael
rehervidor.
Este separador es de baja presión y puede estarlocalizado entre
la bomba y el tanque dealmacenamiento.
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ABSORCIÓN DE GAS
Absorción gaseosa es una operación donde seseparan uno o mas
componentes de una mezcla pormedio de un liquido en el que son
solubles.
El mecanismo del paso de este componente de unaa otra fase
comprende de una parte, las relacionesde equilibrio y de otra, la
velocidad con la que sedesarrolla el proceso.
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SOLUBILIDAD GAS – LÍQUIDO
La rapidez con la cual se disolverá un componentegaseoso de una
mezcla en un líquido absorbentedepende de la desviación del
equilibrio que existe,por lo tanto es necesario considerar
lascaracterísticas del equilibrio de los sistemas gas –
líquido.
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