UNIVERSIDAD MAYOR REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA FACULTAD DE TECNOLOGIA TECNICO SUPERIOR PETROLEO Y GAS NATURAL
TEMA:
Deshidratai!" de# Gas Nat$ra#
MATER MA TERIA: IA:
I"%e"ier&a I"%e"ier&a de# Gas
DOCENTE:
I"%' Er Er(i)a I ll a"es a"es A#*arad+
FECHA:
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UNIV':
1h+""2 Sa"d+*a# Sa"te2a"a Fra"( Rei"a#d+ M+"ter+ G+"(a#es Die%+ Cere(+ Pere2ra
MONTEAGUDO 3 4OLIVIA
DESHIDRATACI5N DEL GAS NATURAL INTRODUCCI5N La deshidratación del gas natural es un proceso mediante el cual se remueve el agua del Gas Natural' Constituye una de las etapas fundamentales en el tratamiento del gas. La deshidratación del gas natural juega una parte importante en la producción de gas natural. Una deshidratación efectiva previene la formación de hidratos de gas y la acumulación de agua en los sistemas de transmisión. En general, la corriente de gas natural posee, impurezas o contaminantes como nitrógeno, hidrógeno, anhdrido car!ónico, y sulfuro de hidrógeno. El hidrógeno y el nitrógeno son gases inertes "ue solo van a afectar el poder calorfico del gas y tam!i#n, lógicamente, el costo de transporte. $ientras "ue el anhdrido car!ónico %C&'( y el sulfuro de hidrógeno, forman )cidos o soluciones )cidas en presencia del agua contenida en el gas. Estas sustancias son muy indesea!les y de!en eliminarse del gas natural. El contaminante al "ue hay "ue prestarle suma importancia es el agua, siempre presente en el gas proveniente del yacimiento, ya "ue produce corrosión y formación de hidratos. Los hidratos son inclusiones sólidas "ue se forman cuando los hidrocar!uros del gas natural est)n en contacto con el agua l"uida !ajo ciertas condiciones de presión y temperatura.
Ti6+s de 78t+d+s + 6r+es+s de deshidratai!" de# %as "at$ra#' En general, para remover el vapor de agua presente en el gas natural e*isten diversos m#todos de deshidratación "ue, de acuerdo a su principio de operación, pueden ser clasificados de la forma siguiente+
A9s+ri!" +" s+#*e"tes &si+s+ desecantes l"uidos %glicoles(. Deshidratai!" de Gases +" G#i+#es ;TEG<: La deshidratación de gas es el proceso de remoción de vapor de agua en una corriente gaseosa para reducir la temperatura a la cual el agua condensar) en la lnea. Esta temperatura se denomina punto de roco del gas. dem)s, la deshidratación a punto de roco por de!ajo de la temperatura operativa del gas, previene formación de hidratos y corrosión por agua condensada. La capacidad de una corriente gaseosa para mantener vapor de agua es reducida si se comprime o enfra luego el agua puede tam!i#n ser removida de la corriente gaseosa comprimiendo o enfriando la misma. El proceso con glicol se !asa en el contacto del gas con un l"uido higroscópico tal como un glicol. Es un proceso de a!sorción donde el vapor de agua presente en el gas se disuelve en la corriente de glicol l"uido puro. La performance de una unidad deshidratadora es medida por su ha!ilidad para reducir el punto de roco del gas. En un proceso tpico el gas h-medo pasa a trav#s de un %scru!!er( removedor de l"uidos li!res. Luego, el gas ingresa al contactor e intercam!ia/ el agua con el glicol "ue circula en contracorriente. El agua es a!sor!ida por el glicol y el gas deja el contactor a trav#s de un removedor de nie!la %demister( para reducir el transporte de glicol en el gas de salida a la lnea de venta. El glicol rico %en agua( es !om!eado a trav#s de un filtro y luego a un intercam!iador glicol 0 glicol "ue eleva la temperatura del glicol rico antes "ue ingrese al regenerador. El glicol es separado del agua y los contaminantes de !ajo punto de e!ullición en la columna del regenerador %re!oiler( reteni#ndose estos -ltimos. El re!oiler usualmente es del tipo tu!os de fuego y funciona produciendo la temperatura re"uerida para alcanzar la eficiencia de remoción de agua !uscada. Un
acumulador almacena el glicol reconcentrado "ue luego pasa al intercam!iador glicol 0 glicol "ue reduce la temperatura a un nivel "ue no da1e las !om!as. Usualmente, antes de las !om!as se intercala un filtro para remover contaminantes "ue cause e*cesivo desgaste de la !om!a.
Ve"ta=as de deshidratai!" +" %#i+#
2ajo costo de instalación.
2aja cada de presión %3456 lpc( en comparación con de descantes sólidos %56436 lpc(.
La reposición del glicol se realiza f)cilmente.
La unidad de glicol re"uieren menor cantidad de calor de regeneración por li!ra de agua removida.
Las unidades de glicol pueden deshidratar el gas natural hasta o!tener un contenido de agua de 6,3 l!s de agua7$$8C9.
Des*e"ta=as: 9in em!argo, la deshidratación con glicol tiene las siguientes desventajas+
Los puntos de roco del agua por de!ajo de 0 '3 :; re"uieren gas de despojamiento en la columna de regeneración.
El glicol es suscepti!le a contaminación
Las torres de descantes sólidos consume mucho tiempo.
El glicol es corrosivo cuando est) contaminado o descompuesto
Ads+ri!" e" #eh+ s!#id+: desecantes sólidos %al-mina, silica gel, tamices moleculares(
Dis+#*e"tes s!#id+s: La deshidratación con desecantes o con lecho sólido constituye una alternativa cuando se desea remover el contenido de agua a una cantidad mnima ya sea el caso para ingresar el gas a una planta.
E"tre #+s dis+#*e"tes s+#id+s te"e7+s #+s si%$ie"tes: A#>7i"a Ati*a: La estructura del producto es amorfa y no cristalina. La al-mina es una forma •
hidratada del ó*ido de aluminio %l'&<(. Es usado para deshidratación de l"uidos y gases y data pontos de roco a la salida apro*imadamente de 4=6>;.
Carater&stias
$enos calor es re"uerido para regenerar al-mina y gel de slice "ue para los tamices moleculares
La temperatura de regeneración es m)s !aja.
Los tamices moleculares dan menores puntos de roco del agua a la salida, es decir deshidratan m)s.
La al-mina activada se utiliza para secar gases y l"uidos.
No han sido pro!adas en campo. La al-mina activada es usada raramente en plantas de gas natural.
•
Ge# de Si#ie:
Es dió*ido de silicio amorfo %9i&'(. 9e fa!rica mediante la adicción de silicato de sodio acuoso al )cido sulf-rico. Es usado para la deshidratación de gas y l"uidos y el reco!ro de hidrocar!uros %iC3?( del gas natural. Cuando se usa para eliminar hidrocar!uros, las unidades son frecuentemente llamadas @AUs %unidades de reco!ro de hidrocar!uros( o 9CUs %unidades de ciclo corto(. Cuando se usa para deshidratación, el gel de slice dar) punto de roco de salido de apro*imadamente 4B6>;. mpliamente usado como desecante, el cual puede ser usado para deshidratación de gas y reco!ro de l"uidos del gas natural.
Carater&stias:
$)s adecuada para deshidratación del gas natural.
El gel de slice se utiliza principalmente como un desecante es menos cataltico "ue la al-mina activada o los tamices moleculares.
e!ido a "ue es amorfo, !sor!er) todas las mol#culas. Dste tendr) una capacidad reducida para el agua si se utiliza para secar un gas saturado.
e!ido a su capacidad de adsorción de varios tipos de mol#culas, la gel de slice es usada a menudo para control del punto de roció de hidrocar!uros, corrientes de gas natural de altas presiones.
El gel de slice adsor!e la mayora de las mol#culas de C3? as como las del agua, alcanzando efectivamente los dos puntos de rocos especficos.
9e regenera m)s f)cilmente en comparación con los tamices moleculares.
lta capacidad de adsorción, puede adsor!er el 3F de su propio peso en agua.
•
$enos costoso "ue el tamiz molecular.
8oca capacidad para el reco!ro de l"uidos.
Ta7i( M+#e$#ar:
Los tamices moleculares son fa!ricados en dos tipos de cristal, un cu!o simple o un cristal tipo y un cu!o centrado en el cuerpo o cristal tipo . El tamiz tipo esta disponi!le en sodio, calcio y potasio. Los tipo est)n disponi!le en sodio y calcio. Los tamices de sodio son los m)s comunes y se muestran a continuación en las fórmulas de ó*ido.
Carater&stias
Capaz de deshidratar el gas a un contenido de agua menor de 6,5 ppm
9e prefiere para deshidratar el gas antes de procesos criog#nicos especialmente para GNL.
E*celente para remover el )cido sulf-rico, C&', deshidratación, altas temperaturas de deshidratación, l"uidos hidrocar!uros pesados y alta selectividad.
$)s costosos "ue el gel de slice, pero ofrece mayor deshidratación. He"uiere altas temperaturas para regeneración, lo "ue resulta en un alto
costo de operación. Los tamices moleculares deshidratadores son usados com-nmente
antes de las plantas de recuperación de LGN dise1adas para recuperar etano. Los puntos de roco del agua menores de 4536>; pueden ser logrados con un dise1o especial y par)metros de operación estricta.
Ve"ta=as de deshidratai!" +" desea"tes s+#id+s s+":
9e pueden o!tener puntos de roco del gas tan !ajos como 0536:; %5 ppmv de agua(.
9on pocos afectados por pe"ue1os cam!io en la presión, la temperatura y el caudal de gas.
9on menos suscepti!les a formación de espuma o corrosión en los e"uipos.
Des*e"ta=as: Las desventajas de los desecantes sólidos son+
lto costo
lta cada de presión %56436 lpc(
9e contaminan f)cilmente con hidrocar!uros pesados, C& ', @'9, agua li!re, etc.
Las instalaciones ocupan gran espacio y los e"uipos son muy pesados ltos re"uerimiento de calor de regeneración en los lechos
ltos costos de operación.
P#a"ta deshidratad+ra: Una 8lanta eshidratadora es una instalación compuesta fundamentalmente por e"uipos destinados a separar el agua "ue el petróleo puede contener en el momento de su e*tracción. Estos e"uipos est)n complementados con los de !om!eo, calentamiento y accesorios necesarios.
Pr+9#e7as +7$"es e" 6#a"tas de deshidratai!": Gran parte de los pro!lemas encontrados en plantas de deshidratación con glicoles est)n asociados al estado de salud/ del solvente, por lo cual resulta imprescindi!le mantenerlo en las mejores condiciones operativas posi!les. Entre los pro!lemas relacionados con el solvente se destacan+ 8resencia de hidrocar!uros, los cuales potencian la formación de espuma y por ende p#rdidas innecesarias de solvente por el tope de la torre a!sor!edora.
cumulación de sólidos suspendidos, "ue ocasionan aumento de los ndices de corrosión en la planta, adem)s de promover la formación de espuma y el taponamiento de unidades y e"uipos.
8resencia y acumulación de sales, las cuales promueven la corrosión, el taponamiento de unidades y e"uipos, as como tam!i#n en la disminución de la eficiencia t#rmica de la planta, ya "ue tienden
a depositarse en la superficie de los intercam!iadores de calor. p@ fuera de especificaciones, lo "ue puede generar pro!lemas de espuma o corrosión dependiendo del caso.
G#2+#e?@ El Glycole*I es un sistema de limpieza en lnea, consistente de un e"uipo móvil montado so!re un patn, "ue puede ser desplazado y u!icado en la planta donde se re"uiera realizar la limpieza y purificación del glicol a fin de o!tener un producto li!re de contaminantes y !ajo condiciones óptimas de uso. En efecto, haciendo recircular por el proceso Glycole*I, un porcentaje del flujo de glicol "ue circula en la planta durante un perodo de tiempo determinado, se puede llegar a purificar la totalidad del glicol de la planta. El tiempo re"uerido para la purificación del glicol depender) de las condiciones iniciales de calidad en "ue se encuentre el glicol antes de iniciar la limpieza y de las especificaciones finales de calidad re"ueridas por el usuario.
E"tre #+s 9e"eii+s de# siste7a de #i76ie(a e" #&"ea G#2+#e?@ se tie"e":
Limpieza en lnea del glicol, lo cual implica "ue N& se re"uiere una parada de planta para llevar a ca!o las la!ores de limpieza. El tiempo empleado para la limpieza es relativamente corto. Hemoción de sólidos, disminuyendo incrustaciones y espumación. Eliminación de sales esta!les al calor, disminuyendo corrosión, ensuciamiento y espumación.
Eliminación de hidrocar!uros y por ende disminución de pro!lemas de
espuma, asociados a esta causa. isminución aprecia!le de costos, ya "ue limpiar el glicol es m)s económico "ue reemplazarlo.
La utilización del Glicole*I ofrece no sólo !eneficios a nivel t#cnico, sino tam!i#n a nivel económico, pues el costo de la limpieza del glicol es aprecia!lemente menor al costo asociado a la compra de glicol nuevo m)s la disposición del e*istente, en el caso de "ue el servicio de disposición tenga un costo asociado.
Trieti#e"%#i+#: Es un l"uido claro, transparente e inodoro, li!re de partculas en suspensión. $isci!le en agua en todas las proporciones cuyo peso especfico es de 5,5' 0 5,5'B.
E$i6+s de #a P#a"ta de Trieti#e"%#i+#' o o o o o o
Juemador !sor!edora Aan"ue de E*pansión Hegenerador 2om!a Kntercam!iador de Calor
Pr+es+ de #a P#a"ta de Trieti#e"%#i+#
Desri6i!" de# Pr+es+ 8ara simular el proceso de deshidratación de gas natural con AEG, se utilizó el simulador de proceso @99 <.'. Los criterios de simulación utilizados fueron+ ecuación de estado MO 8eng4Ho!inson, la cual se seleccionó en función de los componentes de las corrientes y de los rangos de temperatura y presión manejados, la eficiencia de la columna a!sor!edora B'F, la columna de destilación consta de un condensador total. un rehervidor y tres platos ideales, la temperatura del rehervidor se fijó en 66:; y del condensador en '5':;. Las varia!les de dise1o y operación fueron tomadas de una planta de deshidratación con AEG, e*istente en el &riente de Penezuela y "ue a su vez tam!i#n sirvieron como referencia en la aceptación del modelo de simulación M=O. Los e"uipos involucrados en el proceso "ue fueron simulados en el caso dise1o son+ ;iltro7separador de gas de entrada, contactor AEG, desasfaltenizador AEG, flash tanQ de glycol. Aam!or R&. e glicol. columnas destiladoras de glicol, despojadores de glicol, acumulador de glicol, intercam!iadores de glicol
po!re7glicol rico No. 5, intercam!iadores de glicol po!re7 glicol rico NS, rehervidores de glicol, !om!as de glicol y enfriador de aire del glicol po!re.
