modulo glicol 2012.pptx

7/28/2019 modulo glicol 2012.pptx

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MSC. FERNANDO CSPEDES SALAZAR.

MODULO DESHIDRATACION DEL GASNATURAL

UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIELRENE MORENO


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INTRODUCCION

El gas natural extrado de los yacimientos es un

producto incoloro e inodoro, no txico y msligero que el aire. Procede de la descomposicinde los sedimentos de materia orgnica atrapadaentre estratos rocosos. Es una mezcla de

hidrocarburos ligeros en la que el metano (CH4)se encuentra en grandes proporciones, dentrodel reservorio se halla en fase gaseosa, o ensolucin con el crudo, y a condicionesatmosfricas permanece como gas. Puedeencontrarse mezclado con algunas impurezas osustancias que no son hidrocarburos, talescomo cido sulfhdrico, nitrgeno o dixido decarbono


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Por su origen, el gas natural se clasifica en asociado yno asociado. El gas asociado es aquel que se encuentraen contacto y/o disuelto en el crudo del yacimiento. Este,

a su vez, puede ser clasificado como gas de casquete(libre) o gas en solucin (disuelto). El gas no asociado,por el contrario, es aquel que se encuentra enyacimientos que no contienen crudo, a las condicionesde presin y temperatura originales. Puede ser hmedo

si tiene compuestos condensables, o seco si no losposee. En los yacimientos, generalmente, el gas naturalasociado se encuentra como gas hmedo amargo,mientras que el no asociado puede hallarse como

hmedo amargo, hmedo dulce o seco. Cabe sealar,que los dos ltimos pueden ser obtenidos a partir delprimero, una vez procesado. Cuando se eliminan loscompuestos de azufre, el gas hmedo amargo setransforma en gas hmedo dulce, y al extraer de ste los

productos licuables se obtiene el gas seco


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No existe una composicin o mezcla que sepueda tomar para generalizar la composicin del

gas natural. Cada gas tiene su propia

composicin, de hecho dos pozos de un mismo

yacimiento puede tener una composicindiferente entre si. Tambin la composicin del

gas varia conforme el yacimiento va siendo

explotado, es por eso que se deber hacer un

anlisis peridico al gas que es extrado, paraadecuar los equipos de explotacin a la nueva

composicin y evitar problemas operacionales.

COMPONENTES DEL GAS NATURAL


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COMPONENTES DEL GAS NATURAL

HIDROCARBUROS

Alifticos Saturados Alifticos noSaturados

C1H4 Metano Etileno

C2H6 Etano Propileno

C3H8 Propano AROMATICOS

C4H10 Butanos Benceno C5C12 Pentanos


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CONTAMINANTES DEL GAS NATURAL

El gas natural por su composicin presenta

proporciones bajas de algunos contaminantes,tales como los compuestos azufrados (sulfurode hidrgeno H2S, Sulfuro de carbonilo COS,Disulfuro de carbono CS2, Mercaptanos R-SH,

Dixido de Azufre S02, Sulfuro de Alquilo R-S-R,Disulfuro de Alquilo R-S-S-R, Nitrgeno N2,Oxgeno 02, Agua H20, Mercurio Hg.

Asfltenos, Agua libre, lodos de perforacin,

parafinas, sales (cloruros), slidos ensuspensin con tamao de partculasapreciable.


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Variaciones estimadas de la

composicin del gas

Componentes % molar

C1 C2 C3 C6 C7+

Gas seco 90-98 2-3 0.9-1.2 0.4-1.0

Gas natural 70-89 2-20 3-15 0-6

Gascondensado

80-89 3-5 3-5 1-6

Petrleo 5 >5 >6


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CONDICIONES GENERALES

La tecnologa del gas y la industriapetrolera operan con fluidos gaseosos y

lquidos en contacto ntimo que luego

necesitan ser acondicionados, separadosy tratados para su utilizacin.

Estos tratamientos se pueden considerarbajo dos grandes grupos:


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1. Si ha de ser transportado una ciertadistancia dentro del yacimiento (o hasta la

Planta de Tratamiento), deber ser

acondicionado para el transporte;

entendiendo por tal, ponerlo en

condiciones ptimas para lograr una

mxima eficiencia en su transporte y no

tener inconvenientes y problemas duranteel mismo.


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El acondicionamiento es una tarea inevitable, ya

que el gas proveniente de bateras o plantas

separadoras de petrleo se encuentra con

contenidos de agua y gasolina. Si la eficiencia

de los separadores es baja o si tienenproblemas de descarga, contendr tambin

petrleo lquido. Estos componentes pueden

estar gasificados y mezclados con el resto del

gas natural, pero a determinadas condicionesde presin y temperatura pueden condensar y

pasar al estado lquido


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2. Asimismo, para su utilizacin interna, ya sea

como combustible o materia prima para

procesos posteriores ms complejos. Segn la

utilizacin que se haga del gas y las condiciones

en que se produce, tendr o no que sersometido a procesos de tratamiento,

entendiendo por tal eliminar del gas todo aquel

elemento contaminante o impurezas que no

admitan los equipos donde se utilizar, o estnpor encima de los valores admitidos por normas

y reglamentaciones.


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El tratamiento en cambio, depender de

los posibles contaminantes presentes en

el gas, del aprovechamiento y

estabilizacin de los licuablescomerciales, condiciones contractuales o

especificaciones de venta.


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PROCESAMIENTO DEL GAS NATURAL

El objetivo es eliminar loscontaminantes, los componentescorrosivos (agua y cido sulfhdrico, esteltimo tambin por su carcter

contaminante), los que reducen el podercalorifico(dixido de carbono ynitrgeno) y los que forman depsitosslidos a bajas temperaturas(nuevamente agua y dixido de carbono),

para despus separar los hidrocarburosms pesados que el metano, queconstituyen materias primas bsicaspara la industria petroqumica.


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RefrigeracinPrimariaSeparacin

Trifsica

Remocin de

CO2

Remocin deH2O

Refrigeracin

Secundaria

Estabilizacin

Condensado

Filtracin

Secundaria

Filtracin

Primaria

EnergaElctrica

Almacenamiento

Condensado

Aire

Comprimido

Tratamiento

Agua de Proceso

Inyeccin

de Agua

CalentamientoAceite

TransporteEvaporacin

H2O

De PozosProductores

Transporte

A PozosInyectores


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CONTENIDO DE AGUA EN LOS GASES NATURALES

El gas natural normalmente esta saturado con vaporde agua a las condiciones de presin y temperaturade operacin. El gas natural no tratado contiene,por lo general, de 20 a 100 libras de agua porMMPCS de gas, de acuerdo con su temperatura.

Todo el gas natural producido contiene agua. La

mayora de esta agua se encuentra en forma liquiday puede ser removida pasando el gas a travs deseparadores. Sin embargo aun despus de pasar elgas por los separadores quedara agua en forma de

vapor. Si este vapor se condensa parcialmente, porefecto de variaciones en la presin y la temperaturadel gas, podran producirse diversos problemas entuberas y plantas de procesamiento, tales como:


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Corrosin en tuberas: Causadas por el H2S y/o el CO2los cuales se disuelven en el agua formando cidos queson altamente corrosivos.

Reduccin de la capacidad de transmisin de gas en lastuberas: el agua liquida puede depositarse en las partesbajas de las tuberas e incrementar la cada de presin y/oproducir tapones de lquido. Por otro lado, la presencia deagua libre tambin ocasiona serios problemas en plantas

de extraccin de lquidos del gas natural y en equipossecundarios tales como: intercambiadores de calor,compresores, instrumentos, etc.

Formacin de hidratos: Los hidratos son cristalesformados por agua liquida e hidrocarburos livianos, CO2 o

H2S. Estos cristales se pueden formar aun a altaspresiones y temperaturas mayores de 32 F. Los hidratospueden taponar vlvulas, conexiones, lneas de gas, etc.


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HIDRATOS

En un principio exista la creencia de que el hidrato era el

resultado de la congelacin del agua existente en el gas. Se

ha comprobado que los vapores de agua e hidrocarburos(gasolina) se combinan para formar el hidrato (4 a 1), el que

bajo ciertas condiciones puede formarse a temperaturas an

por encima del punto de congelacin del agua.

Los hidratos son compuestos slidos que se forman comocristales, tomando apariencia de nieve, se forman por una

reaccin entre el gas natural y el agua, su composicin es

aproximadamente un 10 % de hidrocarburos livianos (

butano, propano, etano y metano) y /o gases cidos (CO2 y

H2S) y un 90 % de agua, su gravedad especfica es de 0.98 yflotan en el agua pero se hunden en los hidrocarburos

lquidos .


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HIDRATOS

Una vez formado el hidrato, para producirsu disolucin no queda otra alternativa

que disminuir la presin que se ejerca

sobre la mezcla. Tal operacin traeconsecuentemente la necesidad de sacar

de servicio equipos o lneas de

conduccin, con prdida del gas venteado

a la atmsfera y el perjuicio econmico

por la interrupcin en el suministro.


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HIDRATOS

Las condiciones para que se formen

los hidratos son: Baja temperatura (

temperaturas menores que de la

formacin de hidratos a lacorrespondiente presin de operacin)

, alta presin, gas con agua libre o

cerca del punto de roco.


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HIDRATOS

Factores que afectan a la formacin

Presencia de agua liquida.

Baja temperatura

Alta presin.

La formacin de hidratos se acelera debido a la

agitacin, pulsaciones de presin (altas

velocidades o turbulencia), cristales de hidratos

incipientes, y se favorece en sitios tales como: un

codo en una tubera, placas de orificio, termo

pozos e incrustaciones y productos de corrosin

slidos en tuberas.


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EFECTO DEL PESO MOLECULAR

H+I

H+W

G+I G+W

L+W

G+W

H+W


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PREVENCION DE HIDRATOS

Se puede prevenir la formacin de hidratos:

1. Calefaccionado o aislando la lnea de conduccin.

2. Agregando inhibidores termodinmicos para operar, con un

margen de seguridad, fuera de la zona de hidratos. Las figuras 20-

46 y 20-47 muestran el efecto de los dos inhibidores

termodinmicos ms comunes: metanol y etilenglicol en la

formacin de hidratos.

3. Dejar que se forme (termodinmicamente) el hidrato pero

modificar su crecimiento (cinticamente) previniendo la agregacin

(crecimiento) del hidrato.

4.-Modificar condiciones de presin.

5.- Llevar el punto de roci de agua por debajo de la temperatura de

operacin.

6.-Elevar la temperatura del gas.


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PREVENCION DE HIDRATOS

En la figura 20-47 puede observarse el caso de una

solucin al 25% de metanol en contacto con un gas

natural a 1000 psi. El gas formara hidratos a 63F en

contacto con agua pura. El mismo gas a 1000 psi

formara hidratos a 39F en contacto con metanolacuoso al 25%p.

La depresin del punto de roco del gas por agregado de

metanol seria: 63 F-39 F=24 F.


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PUNTO DE ROCIO

Definicin.- Es la temperatura a la cual condensa la

primera gota de liquido cuando a una mezclaconstituida por vapor y un gas se la enfra a presin

constante.

El punto de roci en el campo se lo determina a

travs del mtodo de Bureau of Mines que consisteen la medicin directa mediante un instrumento

que esta constituido por: una cmara de presin

para contener el gas con su correspondiente vlvula

para controlar el pasaje del mismo, un visor de

vidrio que permite mirar el interior de la cmara y

un espejo sobre el cual se produce la condensacin

del vapor contenido en el gas, cuando el mismo se lo

enfra mediante la expansin del gas propano en

una cmara adyacente.


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EQUIPO DE MEDICION DE PUNTO DE

ROCIO(BUREAU OF MINES)


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DESCENSO DEL PUNTO DE ROCIO

El descenso del punto de roco de unacorriente de gas natural se define como ladiferencia entre la temperatura de rocodel agua en el gas de alimentacin de un

proceso, y la temperatura de roco delagua en el gas de salida. La diferenciaentre el contenido de agua del gas deentrada y el gas de salida es la cantidad

de agua que debe ser removida mediantedeshidratacin.


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DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL

La deshidratacin del gas natural es el proceso dequitar el vapor de agua contenido en la corriente de

gas para bajar la temperatura a la cual se

condensa. Esta temperatura es el punto de roci y

por ello el proceso de deshidratacin se llamatambin acondicionamiento del punto de roci.

Este proceso debe ejecutarse por las siguientes

razones:

a) El gas se combina con agua libre, o liquida paraformar hidratos slidos, que pueden taponar las

vlvulas conexiones o tuberas.


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DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL

b) El agua puede condensarse en las tuberas

ocasionando bolsones de liquido, causandoerosiones y corrosin.

c) El agua presente en el gas natural puedecombinarse con el CO2 y el H2S que pudieran estarpresentes, tornando corrosivo al gas.

d) El vapor de agua aumenta el volumen de gas a sertransportado

e) El vapor de agua disminuye el poder calorfico delgas.

f) Las operaciones de las plantas criognicas o

absorcin refrigerada pueden verse entorpecidaspor los congelamientos.

g) Los contratos de venta de gas y las especificacionesde transporte por los gasoductos fijan un contenidode agua mximo, generalmente 7 libras de aguapor milln de pies cbicos de gas.


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PROCESO DE ABSORCION

La absorcin es la disolucin de una parte de lafase gaseosa en una fase liquida llamadaabsorbente. En el caso de la deshidratacin porabsorcin el absorbente debe reunir lascondiciones de una alta afinidad para el agua, un

bajo costo, estabilidad y durante la regeneracinbaja solubilidad con los hidrocarburos.

La deshidratacin por glicol es un proceso deabsorcin donde el vapor de agua se disuelve enuna corriente de glicol liquido. Seguidamente este

vapor de agua es extrado del glicol medianteaplicacin de calor, al hervir el agua se desprendedel glicol, el cual se regenera o reconcentratornndose apto para volver a ingresar al proceso.


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TECNICAS PARA DESHIDRATAR EL GASNATURAL

La deshidratacin del gas natural puede hacersecon los siguientes procesos:

1.-Absorcin, usando un liquido higroscopicocomo el glicol

2.-Adsorcin, utilizando un slido que absorbe elagua especficamente, como el tamiz molecular, gelde slice y aluminatos

3.-Inyeccin, bombeando un liquido reductor delpunto de roco, como el metanol

4.-Expansin, reduciendo la presin del gas convlvulas de expansin y luego separando la faseliquida que se forma.


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ELECCION DEL GLICOL PARA SUUTILIZACION

Los factores que influyen en la seleccin del glicolson: Costos, viscosidad por debajo de 100-150 cp.,reduccin del punto de roci, solubilidad del glicolen la fase de hidrocarburos, puntos decongelamiento de la solucin agua-glicol, presin

de vapor, temperaturas de las fases liquida ygaseosa en el separador de baja temperatura yrelacin gas/hidrocarburos lquidos.

El glicol es un alcohol dihidrico (dos grupos de

hidroxilos) vido de agua. Hay cuatro tipos deglicoles que pueden usarse con xito en distintasoperaciones.


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DEFINICION DE GLICOL

El glicol es un producto qumico orgnico, de la familiade los alcoholes, que naturalmente tiene gran avidez porel agua; es prcticamente imposible mantenerlo enmxima pureza en contacto con el ambiente, porque

absorbe la humedad del aire. Esta importante propiedades aprovechada para estos procesos de deshidratacin,porque adems son muy estables, con una elevadatemperatura de degradacin, de tal manera que los

convierten en ptimos para ponerlos en contacto congases, reteniendo el agua contenida en cualquiera de susformas.


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TIPOS DE GLICOL

Etilen glicol (EG).- se usa como inhibidor dehidratos inyectando en las lneas, y pueden

ser recuperado del gas por medio de

separacin a temperaturas por debajo de50F, no es apropiado para torres a causa

de su equilibrio de vapor muy alto, que

tiende a perder la fase de gas en la torre de

contacto. Tiene la mas baja solubilidad enlos condensados, pero la mas alta perdida

por vaporizacin.

TIPOS DE GLICOL


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TIPOS DE GLICOL

Dietilen glicol (DEG).- Su presin de vapor altalleva a perdidas grandes en el contactor. Su temp.de descomposicin es baja (328F), lo cual requierebajas temperaturas en el reconcentrador (315 a340F), por lo cual no se puede purificar losuficiente para la mayora de las aplicaciones. Se lousa para ser inyectado en las lneas y actuar como

inhibidor de formacin de hidratos. Este es unproceso de corriente paralela, no tan eficiente comolos procesos a contracorriente realizadas en lastorres de absorcin.

Trietilen glicol (TEG).- Es el mas comn, se lo

reconcentra a temperaturas entre 340 y 400F paralograr una alta pureza. En el absorbedor no debetrabajarse por encima de 120 F por que tiende atener altas perdidas de vapor hacia la corriente degas. Tiene la menor perdida por vaporizacin perola mayor solubilidad en los condensados.

CC O G CO S


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Tetraetilen glicol (TREG).- Es mas caro que elTEG pero tiene menos perdidas a altas

temperaturas de contacto. Reconcentra entre 400

a 430 F.

El glicol mas usado en las plantas de tratamiento

es el TEG por las siguientes razones:

Permite su regeneracin a presin atmosfrica,

hasta concentraciones de 98 a 99.95 % de pureza,

debido a su alto punto de ebullicin y de

temperatura de descomposicin (terica inicial de404F) esto permite depresiones mayores del punto

de roci del gas natural en el rango de 80 a 150 F


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Las perdidas por vaporizacin son menores que el

EG o el DEG

El TEG no es demasiado viscoso por encima de

70F

El capital invertido y los costos de operacin son

menores.

Las presiones de proceso pueden variar desde 75 a

2500 psig

Las temperaturas del proceso pueden utilizarse

desde 55 a 160 F


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PROPIEDADES DE LOS GLICOLES

Peso

Molecu

lar

Graved

ad

especifi

ca

Presin

de

vapor

mmHg

Punto

de

congela

miento

C

Calor

de

vaporiz

acin

Btu/lb

Punto

de

ebullic

in

760

mmHg

Tempera

tura de

reconce

ntracin

F

Etilen

glicol

62.07 1.1155 0.05 -13 371 197.5 --------

Di-

glicol

106.12 1.1184 0.01 -7.8 240 245.5 315340

Tri-glicol

150.18 1.1255 0.01 -4.3 166 288 375-400

Tetra-

glicol

194.23 1.1247 0.01 -6.3 161 ------ 405-430


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VENTAJAS DE LOS GLICOLES

Ventajas con respecto a los desecantes slidos:

a) Costos de instalacin menores; una planta deglicol para procesar 10 MMscfd cuesta 50%menos que una de desecante slidos, una plantapara procesar 50 MMscfd cuesta 33% menos sitrabaja con glicol.

b) Menores cadas de presin (5 a 10 psi, en ves de 10-50 psi para desecantes slidos)

c) Es un proceso continuo

d) La preparacin del glicol (y su regeneracin) se

consigue rpidamente. El recargado de las torresdesecantes slidos es una operacin demoradaque a veces requiere la interrupcin de lasoperaciones.

T S S T S OS


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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOSGLICOLES

e) Las unidades de glicol requieren menos calor de

regeneracin por libra de agua removida, bajandode ese modo los costos operativos.

f) Las unidades de glicol pueden deshidratar al gasnatural hasta 0.5 lb de agua/MMscfd

g) Las unidades de TEG son mas simples para operar

y mantener. Pueden ser fcilmente automatizadaspara operaciones no atendidas en lugaresremotos.

DESVENTAJASa) Los puntos de roci al agua por debajo de -25F

requieren gas de despojamiento y una columna deplatos.

b) El glicol es susceptible a la contaminacin

c) El glicol es corrosivo cuando esta contaminado odescompuesto.


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CUIDADOS DEL GLICOL

Los cuidados con el glicol son de suma importancia, debido

que pueden presentarse problemas de operacin y decorrosin, que ocurren generalmente cuando se ensucia elglicol que circula; por lo tanto, para obtener una larga vidalibre de problemas, es necesario reconocer estos problemasy saber cmo prevenirlos.

Algunos de los problemas principales son:

OXIDACIN. El oxgeno se incorpora al sistema con el gasentrante, a travs de tanques de almacenaje y sumideros sin

manto o a travs de los casquillos de prensaestopas de labomba, en el cambio de elementos filtrantes. El glicol seoxidar fcilmente en presencia del oxgeno y formarcidos corrosivos.


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CUIDADOS DEL GLICOL

Para prevenir la oxidacin, los recipientes de procesoabierto deben tener un manto de gas para mantener el

aire fuera del sistema. Los inhibidores de la oxidacin

se pueden tambin utilizar para prevenir la corrosin.

Los gases que contienen oxgeno se pueden tratar

para reducir al mnimo la corrosin. Un mtodo es

inyectar una mezcla que contiene dos cuartos de

galn de una mezcla de 50-50 de MEA

(metalonamina) y 33-1/3 por ciento de hidracina en el

glicol, en el Equipo de Regeneracin. Para dar unainyeccin continua y uniforme es mejor usar una

bomba de medicin.


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CUIDADOS DEL GLICOL

DESCOMPOSICIN TERMAL. El calorexcesivo, resultado de una de las

condiciones siguientes, descompondr elglicol y formar productos corrosivos:

a. Una alta temperatura del Reboiler por

encima del nivel de descomposicin delglicol. b. Un alto rango del flujo de calor, usada

a veces por un ingeniero de diseo paramantener bajo el costo de calefaccin.

c.Recalentamiento causado por losdepsitos de sal o los productos conalquitrn en el haz de los tubos delReboiler.


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EFECTOS DEL DESCONTROL DEL PH

Generalmente el pH es una medida de la acidez o de laalcalinidad de un lquido, usando una escala de 0-14.Los valores de pH de 0 a 7 indican que el lquido escido o corrosivo. Los valores de pH de 7 a 14 indicanque el lquido es alcalino. Los valores de pH se pueden

determinar con papel de tornasol o equipo de prueba depH. La muestra de glicol se debe diluir 50-50 con aguadestilada antes de hacer las pruebas de pH, lo quegarantiza una lectura real. Se debe calibrar el medidor

de pH peridicamente para mantenerla exacta. El pHdel agua destilada se debe comprobar tambin paraverificar que tenga un pH neutro de 7. El agua destiladacontaminada alterar los valores pH.


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EFECTOS DEL DESCONTROL DEL PH

El glicol nuevo tiene aproximadamente un pH neutro de7; sin embargo, segn se va utilizando, el pH se bajarsiempre y se volver cido y corrosivo o se subir yvolver alcalino, segn la contaminacin, a menos que seutilicen los neutralizadores o reductores. El grado de

corrosin del equipo aumenta rpidamente con unadisminucin del pH del glicol. Los cidos, resultado dela oxidacin del glicol, productos de descomposicintermales o gases cidos recogidos de la corriente del gas,

son los contaminantes corrosivos ms molestos. Un pHbajo acelera la descomposicin del glicol.


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CUIDADOS DEL GLICOL

CONTAMINACIN DE SAL. Los depsitos de sal

aceleran la corrosin del equipo, reducen el traspaso

trmico en los tubos del Reboiler y alteran lecturas de

gravedad especfica, cuando un hidrmetro se utiliza

para determinar concentraciones de glicol en agua.

Este contaminante molesto no se puede eliminar con la

regeneracin normal. Por lo tanto, se debe evitar la sal

excedente.


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CUIDADOS DEL GLICOL

DEGRADACIN Y PRDIDAS POR PRESENCIA DE

HIDROCARBUROS. Hidrocarburos lquidos, comoresultado de la deficiente separacin gasolina-hidrocarburo, aumentan el glicol espumante, lo queredunda en degradacin y prdidas. Loshidrocarburos lquidos resultantes del arrastre del gasnatural en la entrada al sistema de deshidratacinresultan en condensacin en la torre de absorcin,aumenta la formacin de espumas, de la degradaciny de las prdidas de glicol. Deben ser eliminados por

absorcin con aceite en el lecho de carbn activado.


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CUIDADOS DEL GLICOL

SEDIMENTO. Una acumulacin departculas slidas y de hidrocarburos conalquitrn se forma muy a menudo en elglicol. Este sedimento se suspende en el

glicol que circula y, durante un tiempo, laacumulacin llega a ser bastante grande.Esta accin da lugar a la formacin de

bastantes partculas en suspensin,pegajosa y abrasiva que puede causar laerosin de las bombas, de las vlvulas y

de otros equipos.


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DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA PLANTADESHIDRATODRA CON TEG

Depurador de entrada .- es el encargado de separarlos contaminantes que llegan con la corriente degas, tales como los hidrocarburos lquidos, agualibre, partculas slidas y los compuestos qumicosque han sido agregados previamente al gas natural,

los cuales suelen causar efectos nocivos.Absorbedor o contactor.- La funcin del absorbedores poner en contacto el gas hmedo con el glicol,para que el glicol pueda remover el vapor de aguadel gas hmedo. Existen contactores que usan

bandejas (tipo burbuja o campanas) o empaquesregulares en su parte interna para efectuar elcontacto directo del gas y el glicol. En cualquierade los dos casos el contacto es en flujo inverso.


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TORRE ABSORBEDORA

DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA PLANTA


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DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA PLANTADESHIDRATODRA CON TEG

Tanque de flasheo o separador de gas -condensado

glicol.- Sirve para recuperar el gas que esta disuelto enla solucion de glicol en el contactor, tambien comocualquier hidrocarburo liquido que sea transportadofuera del contactor por la solucion de glicol.El gas salepor la parte superior del recipiente y es venteado o

puede ser usado para suplir el gascombustiblerequerido para el reherbidor.

Filtros.- En los sistemas de deshidratacin del gasnormalmente se usan dos tipos de filtros: filtros de

slidos son de malla fina de media o cartucho usadospara eliminar slidos, partculas que pueden causarerosin de los mbolos de las bombas, sellos de losdiscos y vlvulas, atascamiento del equipo y formacinde espuma



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DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA PLANTADESHIDRATADORA CON TEG

Filtros de carbn activado.-son usados paraeliminar hidrocarburos, productos de degradacin

del glicol, surfactantes, qumicos usados paratratamientos de pozos, aceites lubricantes decompresores.

Bombas de glicol.- Son las nicas partes moviblesde toda la unidad, retorna el glicol pobre de bajapresin al contactor de alta presin, se usan detres tipos: operacin a alta presin (texsteam),operadas con liquido a alta presin (Kimray) y las

impulsadas por motor elctrico. Para unidades masgrandes de deshidratacin se usan bombas dedesplazamiento positivo, de cilindros mltiples.Montadas horizontalmente e impulsada por unmotor elctrico.


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CARBON ACTIVADO

SALIDA DE GASES

ENTRADA

DE GLICOL

SALIDA

DE GLICOL

PDI

ESFERAS DE SOPORTE DE 3/4

CARBON ACTIVADO

ESFERAS DE SOPORTE


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Tanque de compensacin.- Es un recipienteusado para almacenar glicol regenerado para lasuccin de la bomba, generalmente esta construidocomo parte integral del rehervidor o en forma

separada.

Intercambiadores de calor.- El intercambiadorglicol-glicol quita el calor del glicol pobre , caliente,que retorna al absorbedor y lo entrega al glicol ricoque va al destilador ahorrando energa. Elintercambiador glicol-gas sirve para calentarligeramente el gas seco que sale del absorbedor yenfriar ligeramente el glicol caliente entrante.



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Los intercambiadores de glicol en una unidad e

glicol estn diseadas para:

- Suministrar el glicol pobre al absorbedor 5-15 F

mas caliente que el gas seco que deja el

absorbedor. Este objetivo se logra colocando un

enfriador aguas abajo del intercambiador de glicolrico-pobre.

- Mantener el tope del destilador de despojamiento a

210F (a nivel del mar). El glicol rico ,fri, puede

usarse como el refrigerante para el serpentn dereflujo.

- Controlar el precalentamiennto del glicol rico que

entra al destilador despojador a un mximo.


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Columnas de destilacin.- Es el recipientelocalizado en la parte superior del reherbidor dondetiene lugar la destilacin del glicol y agua. Lascolumnas destiladas estn normalmenteempacadas y tienen condensadores con aletas oespirales de reflujo (serpentines) en la partesuperior para enfriar los vapores de glicol y partede vapor de agua de salida, para proveer el reflujopara la columna. Este arreglo controla la

condensacin y reduce las perdidas de glicol. Elvapor de agua que sale del tope del despojadorcontiene pequeas cantidades de hidrocarburosvoltiles y se lo ventea normalmente a la atmsfera.


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Reherbidor.- Es el recipiente que suministra calorpara separar el glicol y el agua por simple

destilacin. El glicol es calentado a una

temperatura entre 380 y 400F. Para remover

suficiente vapor de agua para regenerar el glicol en98.5 -99%. Los reherbidores pueden ser de fuego

directo o calentados por vapor o aceite caliente. El

nivel de glicol en el reherbidor es mantenido por un

vertedero de derrame. El exceso de glicol fluyehacia dentro del tanque de compensacin por

gravedad


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DESCRIPCION DEL PROCESO

El funcionamiento de un sistema de regeneracin

de glicol seria el siguiente: El gas de entrada llega a un depurador de entrada,donde se quita las impurezas slidas o liquidas,luego el gas entra por la parte inferior de lacontactora fluye en contracorriente con el glicolpobre que desciende. El glicol pobre entra por eltope del contactor donde fluye hacia abajo de platoen plato y absorbe el agua del gas natural que vaascendiendo, el gas que sale por el tope delcontactor es gas seco que pasa a travs de unintercambiador de calor gas/glicol y luego se va a

la lnea de gas de venta. El glicol rico deja el absorbedor y entra a un

serpentn enfriador que controla la tasa de reflujode agua en el tope del despojador.


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Este control de temperatura asegura que el vapor

de agua que deja la columna destiladora no acarreeexceso de glicol. Se mejora el intercambio de calorentre el glicol rico, fri y el glicol pobre calienteutilizando dos o mas intercambiadores de calor decoraza-tubo, en serie. El aumento de calor

recuperado disminuye el consumo de combustibleen el reherbidor y protege de sobrecalentamiento alas bombas de circulacin de glicol. El glicol rico sevaporiza en el tanque de flasheo donde se le quitael gas y cualquier hidrocarburo liquido que

estuviera presente, que puede usarse comocombustible, o como gas de despojamiento, se filtrael glicol antes de ser calentado en elreconcentrador.

SITEMA DE REGENERACION DE GLICOL


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SITEMA DE REGENERACION DE GLICOLCON TEG

SITEMA DE REGENERACION DE


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SITEMA DE REGENERACION DEGLICOL CON TEG


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ABSORCION FISICA POR INYECCION

Son las llamadas Plantas de Ajustes de Punto deRoci Dew Point, estas plantas permiten cumplirdos objetivos del acondicionamientosimultaneamente: La deshidratacion y eldesgasolinaje.

Bsicamente el proceso consiste en provocar lacondensacion del vapor de agua y de loshidrocarburos pesados mediante el enfriamiento.

El glicol que se usa en este sistema es elmonoetilen glicol por su doble accion comoabsorvente y anticongelante.

PROPIEDADES NECESARIAS EN LOS REFRIGERANTES


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Para tener uso apropiado como refrigerante, se busca

que los fluidos cumplan con la mayor cantidad de lassiguientes caractersticas:

Baja temperatura de ebullicin:Un punto de ebullicin

por debajo de la temperatura ambiente, a presinatmosfrica. (evaporador)

Fcilmente manejable en estado lquido:El punto de

ebullicin debe ser controlable con facilidad de modoque su capacidad de absorber calor sea controlable

tambin



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Alto calor latente de vaporizacin:Cuanto mayor sea

el calor latente de vaporizacin, mayor ser el calorabsorbido por kilogramo de refrigerante en circulacin.

No inflamable, no explosivo, no txico.

Qumicamente estable: A fin de tolerar aos derepetidos cambios de estado.

No corrosivo:Para asegurar que en la construccin del

sistema puedan usarse materiales comunes y la largavida de todos los componentes.



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Moderadas presiones de trabajo: las elevadaspresiones de condensacin (mayor a 350-400 psi)requieren un equipo extrapesado. La operacin en vaco(menor a 0 psi) introduce la posibilidad de penetracinde aire en el sistema.

Fcil deteccin y localizacin de prdidas: Lasprdidas producen la disminucin del refrigerante y lacontaminacin del sistema.

Inocuo para los aceites lubricantes: La accin delrefrigerante en los aceites lubricantes no debe alterar laaccin de lubricacin.



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Bajo punto de congelacin:La temperatura de congelacin

tiene que estar muy por debajo de cualquier temperatura a la

cul pueda operar el evaporador.

Alta temperatura crtica:Un vapor que no se condense a

temperatura mayor que su valor crtico, sin importar cul

elevada sea la presin. La mayora de los refrigerantesposeen crticas superiores a los 200F.

Moderado volumen especfico de vapor:Para reducir al

mnimo el tamao del compresor.

Bajo costo: A fin de mantener el precio del equipo dentro de

lo razonable y asegurar el servicio adecuado cuando sea

necesario

Ventajas del uso del propano como refrigerante


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Ventajas del uso del propano como refrigerante

Tiene presin positiva a la temperatura de

evaporacin

Condensa con aire o agua a baja presin

La baja relacin de compresin permite operar en dos

etapas

Calor latente de evaporacin elevado

Bajo costo y buena disponibilidad

Problemas comunes con el uso del propano


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Mala calidad del propano de refrigeracin. Hay

que tratar que el propano posea muy bajo

contenido de etano. Porcentajes de ms del

3% de este ltimo, traen como consecuencia

presin de condensacin ms alta que la de

diseo y en consecuencia, desde el punto devista mecnico, una mayor solicitud de los

metales, y analizado termodinmicamente un

menor rendimiento volumtrico del compresor.



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Se debe poner especial atencin en la

lubricacin de los cilindros compresores a fin deevitar un lavado de los mismos y consecuentesengranaduras de pistn y camisa. Esaconsejable el uso de aceites sintticos, no-miscibles con los hidrocarburos. Esta ltimaobservacin obliga, a la instalacin de uneficiente separador de aceite a la salida delcompresor, de lo contrario a travs del tiempose deposita en los intercambiadores de calor

disminuyendo sensiblemente la eficienciatrmica.

PROCESO DE DESHIDRATACION


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1. Preparacin y almacenamiento del glicol.

2. Sistema de inyeccin de glicol a la corriente degas.

3. Recuperacin y Regeneracin del glicol

1. Preparacin y almacenamiento del glicol.- Elglicol es preparado con agua desmineralizada en

una proporcin de 80% de glicol y 20% de agua, esalmacenada en tanques, que poseen colchones degas para evitar la entrada de oxigeno al sistema.

2. Sistema de inyeccin de glicol a la corrientede gas.- De los tanques de almacenamiento conuna bomba se lleva hasta el regenerador de glicolen donde por efecto de temperatura transmitidapor la circulacin de aceite caliente se logra ajustarla relacin en peso de glicol deseada 80% a 81%.Luego se comunica este reboiler con el acumuladorde glicol



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Del acumulador de glicol sale y atraviesa un

intercambiador de calor glicol pobre/rico paraenfriar el glicol pobre y entra a la succin de una

bomba alternativa, la misma descarga y efecta la

inyeccin de la solucin de glicol pobre al

intercambiador gas-gas, al intercambiador gas-

lquido, y una ltima inyeccin en el

intercambiador de refrigeracin secundaria

(Chiller). En estos tres puntos se produce la

absorcin del vapor de agua de la corriente de gas,

el glicol rico se junta en un separador fro(separador de baja temperatura), luego es enviado

al sistema de estabilizacin (separador flash de

condensado).



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Luego de circular por los filtros, la solucin pasa a

travs del intercambiador de Glicol Rico/Pobre elcual adiciona calor antes de entrar a la seccin deempaque de la columna de destilacin, esteintercambiador es calentado con la solucin pobreproveniente del acumulador de glicol En la torre dedestilacin el exceso de agua es separada de lasolucin de glicol rico, mediante evaporacin. Lasolucin de glicol fluye hacia el reboiler de glicoldonde se recalienta, calor provisto por lacirculacin de aceite caliente a travs de un tuboque atraviesa al intercambiador sumergido en

solucin de glicol. Obteniendo as la regeneracindel glicol o solucin de glicol pobre. Una vez elfluido se precipita hacia el acumulador de glicoleste se encuentra preparado para iniciarnuevamente el ciclo de inyeccin al sistema.


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CHILLER

Es un intercambiador de calor con tubos en U,donde el refrigerante fluye por el lado del casco. La sumergencia de los tubos es de gran

importancia porque esto determina elrendimiento del proceso.

El lquido entra al Chiller a una temperaturaque est entre 37 y 43 F (3 y 6 C) por debajode la temperatura a la que se debe enfriar elfluido que est en el lado de los tubos.

Al intercambiar calor, el refrigerante se calienta

y empieza a vaporizar, bajando el ingreso dems refrigerante. El vapor que sale del Chillerva a un compresor.

CIRCUITO DE PROPANO SIN


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ECONOMIZADOR

CIRCUITO DE PROPANO CON


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CIRCUITO DE PROPANO CONECONOMIZADOR



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3. Recuperacin y Regeneracin del glicol.- La

solucin de glicol rica que sale del separador flashde condensado fluye a travs del serpentn de lacolumna de destilacin. Luego este flujo es pre-calentando, por el calor provisto por el glicol pobreproveniente del acumulador de glicol, pasa a

travs de un intercambiador de glicol antes de serrecepcionado en el tanque de flasheo de glicoldonde debido al aumento de temperatura y bajapresin los gases disueltos en el glicol sondesprendidos y los hidrocarburos lquidos

arrastrados en la solucin pueden ser decantadoshacia el sistema de recoleccin. Luego pasa atravs de filtros de slidos y carbn activado paraeliminar las impurezas e hidrocarburos delsistema.


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CONDENSADOR Es un intercambiador de calor donde el

refrigerante va por el lado del casco y es

enfriado con agua fra o puede ser un enfriadorde aire, para luego volver al acumulador en faselquida.

ECONOMIZADOR Es un separador que es empleado a veces,asumiendo dos etapas de compresin. Este es

ubicado entre el acumulador y el Chiller ysepara el gas del lquido. El gas fro es enviado ala Inter. etapa del compresor, economizando

la potencia del compresor y tambin permiteobtener mayor cantidad de lquido refrigeranteque entre al Chiller para evitar la falta desumergencia.

SISTEMA DE REGENERACION DE GLICOL


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SISTEMA DE REGENERACION DE GLICOL

INYECCION DE GLICOL


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INYECCION DE GLICOL


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DESHIDRATACION POR ADSORCION CONSLIDOS


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SLIDOS El proceso de adsorcion es una forma de adhesin

entre una superficie slida y el vapor del liquido

que aparece con una capa muy delgada y sesostiene merced a la atraccin entre los materialesy las caractersticas particulares de los mismos. Lacantidad de liquido adsorbido en este caso agua,varia con la naturaleza y el rea superficial deldesecante usado. Tambin se cree que la adhesin

del agua a la superficie slida esta suplementadapor condensacin capilar, o sea que aparte delagua se condensa y es retenida en los canalescapilares en el interior del desecante.

Cuando el gas contacta las partculas slidas del

desecante el agua es adsorbida hasta que sealcanza un equilibrio que esta descrito en tresvariables : temperatura de contacto, contenido deagua del desecante, o capacidad esttica (peso deagua/peso de desecante seco), y contenido de aguadel gas (presin parcial del agua o punto de rocidel a ua

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL


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PROCESO DE ADSORCION

Ventajas Alcanzan puntos de roco muy bajos requeridos

para plantas criognicas.

Se adaptan a cambios muy grandes en las tasas deflujo.

Son menos susceptible a la corrosin o alespumamiento

Desventajas Los costos iniciales de instalaciones son mucho

mayores a la de una unidad de glicol

Es un proceso de bacheo. Tiene cadas de presinaltas a travs del sistema

Los desecantes pueden envenenarse con lquidos uotras impurezas del gas.

DESVENTAJAS Y TIPOS DE DESECANTES


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USADOS EN EL SISTEMA DE ADSORCION

Altos requerimientos de espacio y peso

Altos requerimientos de calor de regeneracin y

altos costos de utilidades.

Desecantes

Los adsorbentes mas comnmente usados para secarfluidos de petrleo son: silica gel, bolitas de silica

gel, alumina activada, tamices moleculares.

Geles de slice.- La silica gel es un material duro,spero, con buenas caractersticas de resistencia a

la atricin (desgaste por friccin), y esta disponible

comercialmente en forma de polvo, grnulos o

esferas de varios tamaos.

TIPOS DE DESCANTES USADOS EN EL


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SISTEMA DE ADSORCION

Bolitas de silica gel.- La capacidad de adsorciones la misma que la de la silica gel comn, solo que

la densidad bruta y la capacidad por unidad de

volumen es mayor.

Alumina activada.- Es una alumina parcialmentehidratada, poros, amorfa.

Tamices moleculares.- Son zeolitas, cristalinas oaluminio-silicatos que tienen una estructura

uniforme tridimensional interconectada de

tetraedros de slice y de aluminio Estos cristales dezeolita sinttica se fabrican para que contengan

cavidades de interconexin de tamao uniforme,

separados por poros o aberturas estrechas

igualmente uniformes.

SELECCIN DEL DESECANTE


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La seleccin se basa en lo econmico y en las

condiciones del proceso. Muchas veces losdesecantes son intercambiables y el equipo

diseado para un producto puede ser

efectivamente operado con otro.

La seleccin del desecante debe ser hecha sobre

la base de las siguientes consideraciones:

a) Presin, temperatura y composicin del gas de

entrada

b) Punto de roco al agua requerida a la salida.

c) Requerimientos de recuperacin de Hcbs..

d) Costo de capital y de operacin.

DESCRIPCION DEL PROCESO Y


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RESPECTIVOS EQUIPAMIENTOS

Si el secado del gas debe ser hecho en una

operacin continua es necesario tener lechos dedesecantes mltiples, ya que estos operan en una

forma cclica. Hay tres ciclos que se ejecutan

alternadamente en cada deshidratador. Hay un

ciclo de adsorcion, o deshidratado , un ciclo decalor o regeneracin del lecho y un ciclo de

enfriamiento del mismo. Los componentes tpicos

de una unidad de desecante slido son:

a) Separador de gas de entradab) Dos o mas contactores de adsorcion llenos con

desecante slido.

EQUIPOS DEL SISTEMA DE ADSORCION


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EQUIPOS DEL SISTEMA DE ADSORCION

c) Un calentador de alta temperatura para proveer elgas caliente de regeneracin par reactivar el

desecante en las torres.

d) Un enfriador del gas de regeneracin para

condensar el agua del gas de regeneracin.e) Un separador del gas de regeneracin para quitar

el agua que se ha condensado del gas de

regeneracin

f) Tuberas, distribuidores, vlvulas conmutadoras ycontroles para dirigir y controlar el flujo de los

gases de acuerdo a los requerimientos del

proceso.


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En el ciclo de adsorcion el gas hmedo de entrada

fluye hacia abajo a travs de la torre. Loscomponentes a ser retirados son adsorbidos atasas que dependen de su naturaleza qumica, eltamao de las molculas y el tamao de poros deladsorbente . Las molculas de agua se adsorbenprimero en las camadas superiores del lecho. Los

gases hidrocarbonados secos se adsorben a travsdel lecho. A medida que las capas superiores deldesecante se saturan con agua, el agua en lacorriente de gas hmedo comienza a desplazar loshidrocarburos previamente adsorbidos en las

camadas mas bajas. Los hidrocarburos lquidostambin sern adsorbidos, y llenaran espaciosporosos que, de otro modo, estaran disponiblespara molculas de agua.



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Calentadores de Regeneracin.- En cualquier

tiempo dado, al menos una de las torres debe estaradsorbiendo mientras las otras torres estn siendocalentadas o enfriadas para regenerar el desecante.Cuando una torre se la conmuta el ciclo deregeneracin algo del gas hmedo, es decir unapequea parte de la corriente del gas de entrada (5a 10 %) es desviada y se calienta temperaturasentre 450 y 600 F, en el calentador de altatemperatura.

El gas calentado que sale del regenerador se dirigeluego a la torre para quitar el agua previamente

adsorbida, al calentar la torre, el agua capturadaen los poros del desecante se convierte en vapor yes adsorbida por el gas natural caliente que estapasando.



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Este gas que fluye de abajo hacia arriba deja eltope de la torre y se lo enfra a fin de condensar el

agua que ha arrastrado, este enfriador deregeneracin trabaja con aire , agua o gas natural,pero generalmente se usa aire para enfriar lacorriente de regeneracin, dentro de 15 a 20 F conrespecto a la temperatura del aire. El aguacondensada en el enfriador se separa en elseparador de gas de regeneracin, que es unrecipiente horizontal trifsico dimensionado paraacomodar cualquier acumulacin que surgiere.Una vez que se ha secado el lecho , es necesarioenviar gas fri para volverlo a las temperaturas de

operacin normales, antes de ponerlo en servicio,se hace con gas deshidratado, y si es con gashmedo, hay que deshidratarlo primero , ya que elpaso por una corriente caliente no es suficientepara deshidratar el gas.

CONSIDERACIONES DE DISEO


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Sentido del flujo.- Se recomienda flujo hacia abajo

cuando se trata de deshidratacin de gas, y flujohacia arriba cuando se trata de deshidratacin dehidrocarburos lquidos. En caso de loshidrocarburos lquidos, como estos siempre llevanalgo de componentes gaseosos, el flujo hacia arribapermite que las burbujas de gas pasen a travs dellecho de deshidratacin, Si el flujo de liquido fuerahacia abajo, habra acumulacin de gas en el topede la torre, reduciendo progresivamente la cantidadde desecante expuesto al liquido.

Temperatura.- Las planta de adsorcion son muysensibles a la temperatura del gas de entrada, yaque la eficiencia disminuye a medida que latemperatura aumenta.



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La temperatura del gas de regeneracin que se

mezcla con el gas hmedo de entrada por delantedel deshidratador es tambin importante. Si la

temperatura de esas dos corrientes de gases difiere

en mas que 15 a 20 F, el agua liquida y los

hidrocarburos condensaran a medida que el gasmas caliente se enfra. Los lquidos condensados

acortan la vida del desecante slido. La mxima

temperatura del gas caliente depende del tipo de

contaminante a remover, y del poder del sostn o

afinidad del desecante por los contaminantes.Normalmente se usa una temperatura de 450 a

600 F



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Presin.- Generalmente la capacidad de adsorcion

de una unidad de secado decrece a medida que lapresin desciende. Si los deshidratadores se

operan muy por debajo de la presin de diseo, el

desecante tendr que trabajar mas para sacar el

agua y mantener el punto de roco deseado para elefluente.

Velocidad del gas.- La habilidad del desecantepara deshidratar el gas aumenta cuando la

velocidad del gas disminuye durante el ciclo de

secado. Por lo tanto seria deseable operar a

velocidades mnimas para usar plenamente al

desecante.



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A velocidades bajas se requiere torres con grandes

reas transversales para manejar un dado flujo degas, el cual, adems puede canalizar a travs del

lecho desecante y no quedar deshidratado

apropiadamente.

Relacin dimetro a altura del techo.- Unarelacin (L/D) coeficiente de esbeltez, conveniente

seria de mas de 2.5, por debajo de ese valor de 2.5

no son aconsejable porque no permiten una buena

deshidratacin ya que se producen canalizacionespor que no hay flujo uniforme y el tiempo de

contacto no siempre es el adecuado.



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Cada de presin.- Las torres estndimensionadas para una cada de presinde diseo de 5 psi a travs del desecante.

Contenido de humedad del gas deentrada.- Una variable importante quedetermina el tamao del lecho de undesecante dado es la saturacin relativa delgas de entrada. Esta variable es la fuerzaimpulsora que afecta la transferencia deagua al adsorbente.

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