DESHIDRATACIÓN DE GAS NATURAL CON TEG OBJETIVOS: • •
Simular una unidad típica de deshidratación con TEG Determinar el punto de rocío de agua en un gas
INTRODUCCIÓN En la industria del proceso de gas natural, es necesario deshidratar o remover el vapor de agua presenta en el gas natural porque en cabeza del pozo, los fluidos del reservorio generalmente están saturados con agua El vapor de agua en el gas natural puede causar los siguientes problemas •
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!ormación de hidratos sólidos, a ba"as condiciones de temperatura, esto puede causar obstrucción de válvulas, accesorios o tuberías #a presencia de agua "unto a $%S & '(% puede causar problemas de corrosión El agua puede condensarse en la línea de tubería causando problemas de erosión o corrosión
Generalmente, una unidad de deshidratación es usada en plantas de gas para acondicionarlo a especificaciones de venta E)isten muchos procesos diferentes disponibles para la deshidratación entre ellos están* Glicoles, Sílica Gel o Tamices +oleculares !ormación de $idratos En las líneas de gas se producen condensados por efecto de la caída de la temp temper erat atur ura, a, que que se acum acumul ulan an en los los punt puntos os ba"o ba"os s de la inst instal alac ació ión n Si el condensado condensado contiene agua libre, se pueden formar cristales de hidratos ara que se formen cristales de hidratos, debe e)istir además de agua, '-, '% en menor medida '. / '0 E)isten varias formas de predecir en qu1 condiciones se formarán los hidratos El soft2are de simulación predice, para una determinada composición del gas, a que presión & temperatura se formarán E)iste un m1todo basado en la constante de equilibrio sólido vapor para '-, '% & '. E)isten tambi1n varios m1todos gráficos #a deshidratación del gas es la forma más efectiva de evitar la formación de hidratos & hielo que provocan obstrucciones Tambi1n se inhibe la formación de hidratos por calentamiento o in&ectando productos anticongelantes, seg3n el caso 'omo 'omo inhi inhibi bido dore res s se usan usan el Etil Etil1n 1n Glic Glicol ol,, recu recupe pera rabl ble e o el +eta +etano nol, l, no recuperable
PROCESO ESTUDIADO roceso de deshidratación con Tri4Etil1n Glicol 5TEG6, un gas saturado con agua ingresa a una torre de contacto con TEG, que tiene 7 etapas, el TEG utilizado es una solución al 889 en peso ara la regeneración del TEG se utiliza una torre de una sola etapa & opera a presión atmosf1rica El ob"etivo de este e"emplo es ba"ar el punto de rocío del agua hasta 4-: ;'
Proceso de deshidrataci! de "as !at#ra$ #ti$i%a!do trieti$e!"$ico$ &te"6 #a absorción con glicol es uno de los m1todos más comunes para la deshidratación de gas El proceso consiste en contactar el gas h3medo a alta presión en contracorriente con el líquido desecante en un absorbedor #a columna absorbedora puede ser de platos de campana de burbu"eo, empaque estructurado o empaque al azar #a solución pobre de TEG entra por el tope de la columna & absorbe el agua del gas h3medo El gas seco sale por el tope del absorbedor mientras que la solución rica de TEG 5rica en agua6, sale por el fondo & es regenerada en la sección de regeneración de glicol
PA'UETE (LUIDO Co)*o!e!tes*
?, @gua & TEG
Ec#aci!* eng4Aobinson Siste)a de #!idades* !ield PROCESO DE LA SI+ULACIÓN @dicionar una corriente de materia para el gas de entrada con las siguientes especificaciones Stream
Gas de entrada 8B;! -7:psia %: ++S'!D
Co)*o!e!tes
+o$e ,racci!
: :C >8 C 0
i4butano n4butano i4pentano n4pentano n4he)ano '>? $%( TEGl&col
% -% -0 . -7 . ::
Se tiene que normalizar &a que la sumatoria de fracción molar es más que uno @dicionar una segunda corriente de materia para el alimento de TEG al contactor con los siguientes valores
TEG de entrada -%:;! ->7psia - m.h
Co)*o!e!tes
+ass ,ractio!
$%( TEGl&col
:::88
#os valores de la corriente FTEG de entradaF serán actualizados una vez que la operación de recirculación ha&a sido instalada & calculada +ezclador saturador* #a composición del gas natural se ha proporcionado ara asegurar la saturación con agua, el gas es mezclado con agua antes de entrar al contactor @dicionar un mezclador para mezclar las corrientes* FGas de entradaF & F@gua para saturar
Co!eccio!es
+esclador saturador Gas de entrada @gua para saturar Gas ?agua
(utlet
Para)etros @utomatic assignment
pressure
Equalize @ll
Saturate*
- Jgmolh
-or.sheet Iater to !lo2rate
Iater to 'omposition Iater to Temperature
Saturate*
-::9Iater
Saturate*
7B;!
/C#0$ es $a ,racci! de 1a*or de $a corrie!te 2Gas3H4O25 /C)o !os ase"#ra)os "as se e!c#e!tre sat#rado5 SE@A@D(A* 'ualquier agua libre arrastrada con el gas es removido primero en un separador, adicionar un separador & proveer la siguiente información
Co!eccio!es
SE@A@D(A Gas?agua Gas para contactor esados?agua
'ontactor FTEG 'ontactorF* @hora puede ser simulado la torre de contacto, adicione una columna de absorción con las siguientes especificaciones & e"ecutar la columna
Co!eccio!es
TEG contactor 7 TEG de entrada Gas para contactor Gas seco TEG4AH'(
Press#re Top =ottom
78> psia 8:: psia
álvula F#4-::F* #a corriente FTEG4AH'(F #a presión es flasheada a trav1s de la válvula #4-:: #a presión de salida será calculada posteriormente @dicionar una válvula con los siguientes valores
Co!eccio!es Hnlet (utlet
TEG4AH'( # TEG
Hntercambiador de calor F#A $ELF* El alimento es regenerador es calentado hasta -:B ;' 5%%: F!6 en el intercambiador de TEG obreAico 5#eanAich6, antes de ingresar al regenerador @dicionar un intercambiador de calor con los siguientes valores
Co!eccio!es
#A $EL Aegen =ttms #ean from #A # TEG Aegen feed
Para)etros Tube side delta p Shell side delta p
-: psi -: psi
-or.seet Aegen feed Temperatura Aegen feed* pressure
*
%%:;! -C psia
'olumna de Destilación FAegenerador TEGF* El regenerador de TEG es simulado con una columna de destilación El regenerador consiste en un condensador, un rehervidor & una etapa ideal - @gregue una columna de destilación al caso, con los siguientes datos*
Co!eccio!es
Aegenerador TEG Aegen feed !ull Aeflu) Sour gas Aegen =ttms 'ond M Aeb M
Press#res Delta cond 'ondenser Aeboiler
- psia -0 psia -B psia
S*ecs (irst S*ec 6 Co$#)! Te)*erat#re Stage Spec value Status
'ondenser %-B;! @ctive
Seco!d S*ec 6 Co$#)! Te)*erat#re Stage Spec value Status
Aeboiler 0::;! @ctive
Third S*ec 6 Re,$#7 Ratio Spec value
-: molar
Status
Estimate
(o#rth S*ec 6 Dra8 Rate Dra2 Spec value Status
Sour Gas - Ngmolh Estimate
+ezclador F+aJeup TEGF* El TEG se pierde en pequeOas cantidades en el regenerador, por tanto una corriente de reposición de TEG se requiere para asegurar que el balance de materia se mantenga
- @dicionar una corriente de materia
Co!eccio!es
+aJeup to pump C:;!
Co)*o!e!tes $%( TEG
:::88
% @gregar un mezclador con la siguiente información
Co!eccio!es inlets outlet
Para)eters
+aJeup TEG #ean from #A TEG to pump
@utomatic assignment
pressure
Equalize @ll
-or.sheet Std ideal #iq ol flo2, TEG to pump
- m.h
P'uál es el flu"o de F+aJeup TEGQR =omba F4-::F* na bomba se instala para levantar la presión del TEG antes de que entre en el contactor @gregar una bomba con la siguiente información
Co!eccio!es Hnlet (utlet Energ&
TEG to pump ump out ump M
-or.sheet ump out, pressure
8-: psia
Hntercambiador de calor FE4-::F* n segundo intercambiador de calor es agregado para enfriar el TEG que retorna al contactor @dicionar un intercambiador de calor con la siguiente información
Co!eccio!es Tube side inlet Tube side Shell Shell side inlet Shell side outlet
ump out TEG to rec&cle G@S SE'( Gas de transporte
Para)etros Tube side delta p Shell side delta p
-: psi B psi
-or.sheet TEG to temperature
rec&cle,
-%:;!
AEGH'#(* En este caso, la corriente de materia TEG pobre FTEG !eedF que se estimó originalmente se remplazará con la nueva corriente de TEG pobre FTEG to Aec&cleF calculada & el contactor & regenerador se e"ecutarán hasta que el ciclo de recirculación conver"a - Doble clic sobre el icono FAec&cleF Sobre la pestaOa 'onections, realice las cone)iones tal como muestra la siguiente figura* % lr a la etiqueta arameters 'omplete la etiqueta como se muestra en la figura de aba"o #igue una utilidad de formación de hidratos a la corriente gas de transporteF* En la ventana de utilidades disponibles, seleccionar $&drate !romation tilit& & haga clic sobre el botón @dd tilit& Si la utilidad no se encuentra asociada con una corriente, entonces la ventana de formación de hidratos indica que requiere una corriente 'lic sobre el botón Select Stream & seleccionar la corriente Fgas de transporteF
ANALI9ANDO LOS RESULTADOS no de los criterios usados para determinar la eficiencia de la unidad de deshidratación es el punto de rocío del agua en el gas seco, tambi1n es normal determinar la cantidad de agua presente en el gas en libras de agua por millón de pies c3bicos estándar de gas erifique las condiciones del gas seco
CONCLUSIONES En este traba"o se desarrolló un simulador para representar una planta de deshidratación para un gas, empleando las condiciones operativas características de este tipo de planta El simulador fue desarrollado empleando el simulador comercial @spen4 $/S/SU ersión >- 'on el simulador desarrollado, se realizó el análisis de sensibilidad de las principales variables operativas del proceso, las conclusiones de este análisis fueron* V #os valores de concentración de la solución de TEG validados mediante simulación 5>:9 p W 889 p6 que me"oran la deshidratación coinciden con los reportados V @l aumentar la temperatura en el rehervidor aumenta la concentración de glicol regenerado, dicho aumento se ve limitado por la temperatura de descomposición del glicol #a simulación realizada permite visualizar el proceso de deshidratación, & realizar un análisis de su comportamiento en función de las variables operativas
/Por #; se sat#ra < #e *orce!ta=e se sat#ra5 Se satura para que la presión & temperatura de la corriente sea la necesaria para pasar por el separador & contactador En una mezcla gas Wvapor cuando la presión parcial del vapor alcanza el valor de la presión de vapor a la misma temperatura & presión se dice q el gas está saturado Tambi1n sirve como medio de transporte &a que el vapor de agua a&udara
PMu1 tipo de glicol se utiliza & porqueR
