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PROCESO DE EXTRACCION DE LIQUIDOS POR TURBO-EXPANSION INDICE 1. NTRODUCCION ......................................... ............................................................... ............................................. ..................................... .............. 2 2. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN .......................................... ................................................................. ................................. .......... 2 2.1. Variaciones en el proceso turbo-expander .......................................... ........................................................ .............. 3 2.1.1. Reciclaje del gas Residual (RR) ......................................... .............................................................. ...................... 4 2.1.2. 2.1.3. 2.1.4.
Proceso de Gas Subenfriado (GSP) ....................................... ........................................................ .................. 4 Proceso CRR (Reciclaje de Residuo Frío) ............................................ ............................................... 4 Proceso SDR (Reflujo de Arrastre Lateral) ........................................... .......................................... 4
3. PRINCIPIOS TERMODINAMICOS .......................................... ................................................................. ........................... 4 4. COMPARACION DE TECNOLOGIAS .............................................................. ............................................................. 6 4.1. 4.2.
Refrigeración Refrigeración Mecánica .......................................... ................................................................. ........................................ ................. 6 Sistema de Absorción . ..................................................... ........................................................................... ................................. ........... 7
5. PLANTAS DE TRATAMIENTO EN BOLIVIA QUE CUENTAN ESTA TECNOLOGIA. .............................................................. ..................................................................................... .............................................. ........................... 8 5.1. 5.2.
Planta separadora de líquidos Gran chaco ................................... ................................................... ................. 8 Planta separadora de líquidos Rio Grande ............................................. ................................................... ...... 9
6. BIBLIOGRAFIA .......................................... ................................................................. ............................................. .................................. ............ 10
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1. NTRODUCCION Los líquidos del gas natural comprenden los componentes que se pueden extraer de una corriente de gas rico; Estos, comúnmente llamados líquidos del gas natural (LGN, en ingles NGL), incluyen etano, propano, butanos, y gasolina natural (condensado). Para producir el LGN se requiere un seco (Metano) puro, que solo puede ser obtenido en una planta de extracción de líquidos mediante el proceso de Turbo-Expander. La recuperación de los componentes del NGL en el gas no solo se realiza como método de control del punto de roció de la corriente de gas natural, ya que el LGN generalmente tienen un valor más alto como productos separados que como parte de la corriente del gas natural. Las fracciones LGN más livianas, como el etano, el propano y los butanos, pueden venderse como combustibles o materias primas de refinerías y plantas petroquímicas, mientras que las porciones más pesadas pueden utilizarse como cortes en el blending de naftas.
2. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN Esta es una tecnología más moderna y empleada en la actualidad, la cual se basa en llevar el gas a condiciones de temperatura extremadamente bajas (-72 a -87 ºF) (-57,78 a -66,11 ºC) para entrar en la zona termodinámica de equilibrio líquido-vapor y de esta manera lograr que condensen la fracciones más pesadas. Este tipo de tecnología se emplea para procesar gas natural de riquezas apreciables (mayores a 2 GPM), o cuando se desea un alto porcentaje de recobro de propano. Los niveles criogénicos de enfriamiento se logran mediante intercambiadores de calor, enfriamiento mecánico y turbo expansores isentrópicos en combinación con válvulas J.T de expansión isentálpica. Cuando el gas natural es enfriado a estos niveles de temperatura, prácticamente todo el propano y el resto de los hidrocarburos más pesados contenidos en él se licuan. Los líquidos formados pueden ser separados por una serie de torres fraccionadoras. Una característica relevante en una planta criogénica es que el gas a procesar se recibe a altas presiones (aproximadamente 1250 psig) y el producto gas residual se entrega a los mismos niveles de presión. En la Figura se muestra una planta criogénica de extracción de líquidos. 2
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2.1. Variaciones en el proceso turbo-expander
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2.1.1. Reciclaje del gas Residual (RR) Éste reflujo provee más refrigeración al sistema y permite realizar mayores recobros de etano. Permite incrementar el recobro de etano por encima del 80%, es tolerante al CO2 y el recobro puede ser ajustado por la cantidad de reciclaje utilizado.
2.1.2. Proceso de Gas Subenfriado (GSP) Una porción del gas del separador de baja temperatura se envía al intercambiador de calor donde se condensa totalmente con la corriente de tope. Luego ésta porción se expande bruscamente a través de la válvula en el tope de la columna para proveer el reflujo. Ésta modificación se utiliza para gases ricos más de 3 GPM. El diseño GSP es muy tolerante al CO2 hasta por encima del 2%.
2.1.3. Proceso CRR (Reciclaje de Residuo Frío) Éste proceso es una modificación del proceso GSP para alcanzar mayores niveles de recobro de etano. Es similar al del GSP excepto que se agregó un compresor y un condensador en el tope del sistema para tomar una porción del gas residual y proveer reflujo adicional al demetanizador, permite alcanzar hasta 98% de recobro de etano.
2.1.4. Proceso SDR (Reflujo de Arrastre Lateral) El proceso SDR es otra modificación del GSP. En éste diseño una corriente es sacada del demetanizador, recomprimida y condensada para proveer el reflujo. La corriente tomada del lado del demetanizador está libre de componentes inertes y condensan fácilmente.
3. PRINCIPIOS TERMODINAMICOS
Expansor-Compresor: Los procesos de compresión provocan aumento en la presión. Dispositivos como el compresor y la bomba son diseñados para este propósito, son usados para el transporte de fluido o para preparar la materia prima a condiciones requeridas de proceso. Para el caso de la expansión de un gas se debe pasar de una presión alta a una baja. En la compresión se consideran dos casos, el isotérmico y el adiabático.
Compresión: una compresión de camino isotérmico requiere menos trabajo que el camino adiabático. Ambos caminos se consideran reversibles para un gas ideal de 4
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P1a P2. El camino de una compresión real se sitúa entre dos límites pero es más cercano a la diabático. Sin embargo, al comprimir en etapas con un enfriamiento a presión constante entre cada paso, es posible, al menos en principio alcanzar el camino isotérmico.
Expansión: Hay dos razones importantes para expandir gases:
1) Obtención de Trabajo. 2) Producción de temperaturas más bajas en el proceso, como en el caso de la licuefacción y la refrigeración. En ambos casos el gas es capaz de producir trabajo, pero para el caso de la licuefacción el énfasis es en la obtención de una temperatura baja. Un ejemplo de esto es un proceso de estrangulamiento adiabático (∆h=0) que disminuye la temperatura del gas, pero no produce
trabajo. En el otro extremo está la turbina que puede extraer casi el 85% del trabajo máximo disponible de una corriente de alta presión y temperatura. Para obtener el máximo trabajo de la expansión del gas se prefiere un proceso isotérmico que uno adiabático. Como se observa en la figura, bajo la curva isoterma el área de la curva es mayor, lo que indica que es factible producir más trabajo con una trayectoria isoterma que con un camino adiabático.
El régimen criogénico comprende temperaturas por debajo de los -100ºF. Las temperaturas criogénicas se obtienen por la evaporación rápida de los líquidos volátiles o por la expansión de gases confinados a presión desde 350 hasta 200 atmosferas. La expansión puede darse a través de una región de menor presión.
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Muchos procesos se han desarrollado y son usados para licuar gases. Los procesos de refrigeración están constituidos de manera similar, difieren de los procesos de licuefacción en que estos son cíclicos y el fluido de trabajo generalmente permanece a una temperatura más baja que su temperatura critica Todos los sistemas criogénicos consisten en un compresor, un intercambiador y un expansor. Hay dos métodos básicos para producir frio ambos son procesos que manejan gases y hacen uso del hecho de que el calor del compresor se transfiere al ambiente y el gases entonces expandido y enfriado.
4. COMPARACION DE TECNOLOGIAS Existen varios procesos para recuperar el LGN pero los más comunes son los de Refrigeración Mecánica, absorción, adsorción, y refrigeración criogénica (turbo expansión).
4.1. Refrigeración Mecánica Es una de las tecnologías más sencillas y antiguas que existen para el procesamiento de gas. En el proceso de refrigeración, la corriente de gas natural es enfriada aproximadamente a – 30 °F (34,4 °C) mediante un sistema externo de refrigeración. Los líquidos condensados, son separados en un separador de baja temperatura y estabilizados en una columna desetanizadora hasta cumplir con las especificaciones del LGN.
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En la Figura 3 se identifican las dos secciones básicas que conforman este tipo de plantas: la de generación de líquidos, conformada por el enfriador o chiller, y la de acondicionamiento de productos, que se logra mediante la desetanizadora. La refrigeración mecánica abarca las etapas de expansión, evaporación, compresión y condensación del refrigerante.
4.2. Sistema de Absorción El proceso de extracción de líquidos mediante absorción puede realizarse a temperatura ambiente o bajo condiciones refrigeradas, consiste en poner el gas en contacto íntimo con un líquido (aceite pobre), el cual contiene cantidades ínfimas, casi nulas, de los productos líquidos del gas natural, permitiendo así que el líquido absorba o disuelva parte del gas en una torre de absorción. El líquido que abandona el fondo de esta torre es llamado aceite rico, debido a que es rico en los productos líquidos del gas natural; mientras que el gas residual, es aquel que resulta de haberle extraído todos los líquidos al gas de alimentación. El aceite rico se dirige a una torre desetanizadora y su función es separar el etano y demás fracciones livianas que se hayan absorbidos en el aceite, con la finalidad de acondicionar los productos líquidos para que entren dentro de especificación.
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Este método posee alta eficiencia en la recuperación de etano (hasta valores de 50 %) y para el caso de recobro de propano se pueden alcanzar valores hasta 99 %, con la limitante de los altos costos de capital que se tiene con el solvente y las recurrentes pérdidas por arrastre.
5. PLANTAS DE TRATAMIENTO EN BOLIVIA QUE CUENTAN ESTA TECNOLOGIA 5.1. Planta separadora de líquidos Gran chaco
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La Planta de Separación de Líquidos Gran Chaco del departamento de Tarija tendrá tres funciones fundamentales: la extracción de líquidos del gas natural, generar excedentes de Gas Licuado de Petróleo (GLP) para exportar y dotar de materia prima para el complejo petroquímico. Este complejo tendrá una capacidad de proceso de 32,19 millones de metros cúbicos día (MMmcd) de gas natural para producir 3.144 toneladas métricas diarias (TMD) de etano (un insumo principal para el proceso de industrialización de los hidrocarburos), 2.247 TMD de GLP, 1.044 barriles por día (BPD) de isopentano y 1.658 BPD de gasolina natural.
5.2. Planta separadora de líquidos Rio Grande
La planta de Separación de Líquidos Rio Grande constituye el primer paso concreto en el camino hacia la industrialización de los hidrocarburos. Permite dar valor agregado a nuestros recursos naturales que en este caso son exportados al Brasil. La capacidad de procesamiento de la planta es de 200 millones de pies cúbicos por día de gas natural y contempla una recuperación de 96% como mínimo de propano para obtener una producción de 361 toneladas por día de Gas Licuado de Petróleo (GLP) y de aproximadamente 490 barriles por día (BPD) de Gasolina natural.
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6. BIBLIOGRAFIA https://es.scribd.com/doc/227382325/Extraccion-de-Liquidos https://es.scribd.com/doc/150365229/PROCESO-DE-TURBOEXPANSION-pptx http://repositorios.unimet.edu.ve/docs/22/ATTS170B4E8.pdf
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