DESHIDRAT DESHIDRATACIÓN DE GLICOL GLIC OL La deshidratación es el proceso de remover el a!a del as "#o li$!ido de manera $!e en el sistema sistema no est% presente presente a!a condensada& condensada& Inhi'ición es el proceso de adicionar al!nos $!(micos al a!a condensada para $!e no se )ormen los hidratos& Gene Genera ralm lmen ente te se pre* pre*er ere e la desh deshid idra rata taci ción ón++ si es )act )acti' i'le le ec econ onóm ómic ica a " mec,nicamente+ por$!e previene la condensación de a!a en el sistema& El a!a a!a es la )!ent )!ente e de am am'os 'os pro' pro'lem lemas as-- hidrat hidratos os " corro corrosió sión#e n#ero rosió sión& n& En al!nas instancias+ se pre*ere el proceso de inhi'ición+ partic!larmente en sistem sis temas as d!lce d!lcess emplea empleando ndo re)ri re)rier erac ación ión moder moderada ada ./012C3 ./012C3/01 /01245 245 " por encima6& El as nat!ral es deshidratado comercialmente en !na de tres maneras7& A'sorción 8& Adsorción Adsorción <& Condensación Condensación
Deshidratación de Glicol 9ol Tami:+ Gel Silica+ o Al;mina activada Re)rieración Re)rieración con Glicol o In"ección de 9etanol
La deshidratación de Glicol .A'sorción6 es el proceso de deshidratación m,s com co m;n !sa !sado para ara c!mpli plir es espe pecci*ca i*caccione ioness de sales les de t!' t!'er(a er(a " re$!erimientos de campo .as li)t+ com'!sti'le+ etc6& El proceso de adsorción es !sado para o'tener contenidos m!" 'a=os de a!a .1+7 ppm o menos6 re$!e re$!erid rida a en 'a=as 'a=as temper temperat! at!ras ras de proce procesam samien iento to como como e>tra e>tracci cción ón NGL pro)!nda " plantas LNG& Condensación es com;nmente !sada como proceso de deshidratación deshidratación c!ando moderados niveles de re)rieración re)rieración son empleados o en trasporte de t!'er(as& ?n inhi'idor como etilenlicol .EG6 o metanol es !sado para para prev preven enir ir )orm )ormac ació ión n de hidr hidrat atos os++ pero pero se de'e de'e anot anotar ar $!e $!e el ac act! t!al al mecanismo de e>tracción de a!a es condensación& 0 licoles son !sados para la deshidratación "#o inhi'ición7& 8& <& 0&
9onoetilenlicol 9onoetilenlicol .9EG6 .9EG6 @ A men!do men!do re)erido re)erido como como etilenlicol etilenlicol .EG6 .EG6 Dieti Dietilen lenl lico icoll .DEG6 .DEG6 Trieti rietilen lenl lico icoll .TEG6 .TEG6 Tetraetile etraetilenli nlicol col .TREG6 .TREG6
TEG es el licol m,s com;n !sado en sistemas de a'sorción& a'sorción& 9EG es el licol m,ss co m, com; m;n n !sad !sado o en sist sistem emas as de in"e in"ecc cció ión& n& Todos odos los los lico licole less son son hiroscópicos+ lo $!e sini*ca $!e tienen !na a*nidad por el a!a& Las propiedades ',sicas de estos licoles se m!estran en el ap%ndice 7A& Las principales propiedades $!e o'iernan la elección del licol para !na aplicación dada son7& Bisco iscosi sida dad d 8& res resió ión n de de vap vapor or
<& Sol!'ilidad en hidrocar'onos
En sistemas de deshidratación por a'sorción el solvente .licol6 de'e ser hiroscópico+ no corrosivo+ no vol,til+ de ),cil reeneración a altas concentraciones+ insol!'le en hidrocar'onos l($!idos " no reactivo con hidrocar'onos+ CO8 " componentes de a:!)re& Barios de los licoles se acercan a c!mplir todos estos criterios& DEG+ TEG " TREG poseen todos rasos adec!ados& Sin em'aro+ casi el 711 de deshidratadores de licol !san TEG& DEG es alo económico de comprar " a veces es !sado por esta ra:ón& Tam'i%n es !sado a veces como !n inhi'idor en adición a !n a'sor'ente& Sin em'aro+ por el tiempo $!e es mane=ado+ almacenado " adicionado a las !nidades a men!do no ha" !n ahorro real& Comparado con TEG+ DEG tiene ma"or carr"/ over lossF .traspaso de la p%rdida6+ o)rece menores p!ntos de depresión+ " la reeneración a altas concentraciones es m,s di)(cil& or estas ra:ones+ es di)(cil de =!sti*car !na !nidad de DEG+ a!n$!e !nas pocas son constr!idas cada ao& TREG es m,s viscoso " costoso $!e los otros procesos& La ;nica venta=a real es la 'a=a presión de vapor $!e red!ce el carr"/over lossF .traspaso de la p%rdida6 del a'sor'edor& !ede ser !tili:ado en esos relativamente raros casos donde la deshidratación de licol es empleada en !n as c!"a temperat!ra e>cede acerca de 12C 37882)5& En aos recientes al!nas !nidades emplean propilenlicol .G6& G es el licol menos to>ico " tiene !na 'a=a a*nidad a los arom,ticos+ pero G tiene presión de vapor m!cho ma"or $!e TEG " !n p!nto de inamación m!cho m,s 'a=o& Este cap(t!lo se concentrar, en TEG& ropiedades en ap%ndice 7J para varios licoles& Al!nas caracter(sticas aplican para tam'i%n todos los licoles& LA ?NIDAD KASICA DE DESHIDRATACIÓN DE GLICOL La *!ra 7&7 m!estra la !nidad ',sica de licol+ independientemente del licol !sado& No se m!estra c!al$!ier e$!ipo de entrada as de en)riamiento $!e p!eda estar aparte de la !nidad de deshidratación& C!ando es posi'le en)riar el as h;medo entrante con aire+ a!a ! otra corriente de proceso adelante del a'sor'edor+ h,alo& Tal en)riamiento es la )orma menos costosa de deshidratación& El as h;medo entrante+ li're de a!a li$!ida+ entra en el )ondo del a'sor'edor .contactor6 " !"e contracorriente al licol& El contacto licol/as oc!rre en las 'ande=as o el empa$!e& Las 'ande=as de capa de as son !sadas
históricamente pero la estr!ct!ra de empa$!e es m,s com;n ho"& El as seco sale del tope del a'sor'edor& El licol leanF .maro+ escaso6 entra por la 'ande=a de la parte s!perior o por la parte s!perior del empa$!e " !"e hacia a'a=o+ a'sor'iendo a!a a medida $!e avan:a " sale rico en a!a& Es conveniente !sar la pala'ra ricoF para descri'ir el )ondo del a'sor'edor " la pala'ra escasoF para el tope& En el )ondo+ tanto el as entrante como el licol saliente son ricos en a!a en el tope tam'i%n am'os son escasos en a!a& El licol rico de=a el )ondo del a'sor'edor " !"e a !n condesador re!=o en el tope de la col!mna& El licol rico l!eo entra a !n tan$!e de evaporación instant,nea donde la ma"or(a de los componentes vol,tiles .arrastrado " sol!'le6 son vapori:ados& La presión del tan$!e es t(picamente <11/M11 pa 300/718 psia5& De=ando el tan$!e el licol rico !"e a trav%s de los *ltros de licol " el intercam'iador escaso/rico donde se intercam'ia calor con el caliente licol escaso& El licol rico l!eo entra en la col!mna donde el a!a es removida por destilación& a <<
Imaen
La col!mna .still col!mn6 " el rehervidor .Re'oiler6 a men!do son llamados reenerador o reconcentrador& A$!( es donde la concentración de licol es a!mentada a el re$!erimiento de licol escaso .leanF6& La !nidad de reeneración mostrada es desinada para operar a la prevaleciente presión atmos)%rica& La descomposición inicial de temperat!ra de los licoles se m!estran en la si!iente ta'la,& << Ta'la
Estas son las temperat!ras a las c!ales la descomposición medi'le empie:a a oc!rrir en la presencia de aire& DEG no es m,s esta'le $!e EG por$!e piroli:a en contacto con acero car'ón& En la !nidad normal $!e no contiene aire .o>ieno6+ se ha encontrado $!e !no p!ede operar el rehervidor m!" cerca a las temperat!ras de arri'a .ta'la6 sin !na nota'le descomposición& La composición del licol escaso es a=!stada por s! composición de p!nta de '!r'!=a a la presión del reenerador& 9,>ima concentración lorada en !n reenerador atmos)%rico operando a temperat!ra de descomposición tam'i%n es mostrada en la anterior ta'la& Si la concentración de licol escaso re$!erida en el a'sor'edor .para c!mplir la especi*cación de p!nto de roc(o6 es ma"or $!e la m,>ima concentración de arri'a .ta'la6+ entonces al;n m%todo de m,s incremento de concentración de
licol en el reenerador de'e ser incorporado en la !nidad& Birt!almente todos estos m%todos env!elven tam'i%n !na dismin!ción de la presión parcial de la sol!ción de licol por !n vac(o en el reenerador o por la introd!cción de as de arrastre en el reenerador& ?n t(pico sistemas de as de arrastre se m!estra en la *!ra 7&8.a6& C!al$!ier as inerte es adec!ado& ?na parte del as $!e ha sido deshidratado o aotado por !na 'om'a de licol as/poder .si se !tili:a6+ es adec!ado& La cantidad re$!erida es pe$!ea& El as de arrastre de'e ser introd!cido directamente en el rehervidor o en !na col!mna de separación empacada .paced strippin col!mnF6 entre el rehervidor " el tan$!e de compensación .s!re tanF6& En teor(a+ aadir as a !na !nidad empacada entre el rehervidor " el tan$!e de compensación es s!perior " res!lta en 'a=as ta:as de as de arrastre& Si se introd!ce directamente so're el rehervidor+ es com;n $!e se !se !na t!'er(a de distri'!ción a lo laro del )ondo del rehervidor& ?na se!nda alternativa de as de arrastre es cerrar el ciclo de as de arrastre " !sar !n material como iso/octano+ como se m!estra en la *!ra 7&8.'6& Bapori:a la temperat!ra del reher'idor pero p!ede ser condensado " separado del a!a en !n separador de tres/)ases& El solvente de arrastre es l!eo 'om'eado de n!evo al reenerador para completar el ciclo de arrastre .the strippin loopF6& Bendido 'a=o en nom're comercial DRIPO+ esta !nidad tiene la venta=a de proveer m!" altas ta:as de as de arrastre con poco o nin;n venteo de hidrocar'onos& Concentraciones de licol en e>ceso de QQ&QQ han sido loradas con el proceso DRIPO& Tiene !na venta=a adicional de condensar " rec!perar hidrocar'onos arom,ticos de la ca'e:a de la col!mna& En la practica+ estas !nidades a men!do operadas con solvente de arrastre el c!al no es iso/octano sino !na me:cla de hidrocar'onos arom,ticos+ na)tenos " para*nicos en el rano de C /C71& La *!ra 7&8.c6 m!estra !na tercera alternativa de reenerador llamado COLD4INGER& El proceso COLD4INGER lora enri$!ecimiento de licol pasando !n medio de re)rieración .A men!do el licol rico rich licolF6 a trav%s de !n dedo )resco .cool *nerF6 insertado en el espacio de vapor del tan$!e de compensación& Este condensa !na me:cla a!a/TEG la c!al es rica en a!a& Esta me:cla es sacada del tan$!e de compensación por medio de !n pase por de'a=o del cold*nerF " es reciclado de n!evo en el reenerador& La presión parcial del H8O en el espacio de vapor del tan$!e de compensación es por lo tanto red!cida " la concentración de licol escaso incrementada& Se a*rma $!e la concentración de TEG escaso de QQ&/QQ&Q ha sido lorada en !nidades COLD4INGER sin el !so de as de arrastre+ a!n$!e !na pe$!ea cantidad de as es introd!cido en el tan$!e de compensación para el 'alance de la presión& 4i!ra 7&8
pa <
La !nidad $!e m!estra en la *!ra 7&7 es t(pica& La *!ra 7&< m!estra !n e=emplo de !na !nidad oshoreF& La entrada del scr!''erF es en el )ondo del a'sor'edor& Se re$!iere !na separación de tres/)ases& El as s!'e a trav%s de !na 'ande=a chimenea chimne" tra"F al a'sor'edor& El hidrocar'on " a!a son separados como se m!estra& Separación tres/)ases ahorra en espacio de c!'ierta " es menos costoso+ pero m!chas de las !nidades e>istentes son insatis)actoria por$!e proveen separación inadec!ada& Esto es partic!larmente cierto c!ando el a'osr'edor !tili:a empa$!es estr!ct!rados& 4i!ra 7&<
pa <<
El TEG rico de la 'ande=a de chimenea chimne" tar"F va a !n pote desasi*cador .deassin potF6 .ash tan6 el c!al es operado a !na presión s!*cientemente elevada para mandar el as a com'!sti'le o recompresion& En al!nos sistemas la presión es s!*ciente solo para entrar al sistema principal de llamada& El propósito de esto es- .76 ?sar o disponer sin peliro c!al$!ier componente vol,til recoido por el TEG en el a'osr'edor+ " .86 9inimi:ar la presencia de componentes s!l);ricos corrosivos " dió>ido de car'ono en el rehervidor de alta temperat!ra& La verdadera sol!'ilidad de hidrocar'onos para*nicos es m!" 'a=a en los licoles& ero+ separador carr"/overF " arrastre introd!ce hidrocar'ones en el licol rico& 9!cho de estos son mas pesadosF .heavierF6 $!e el aire " p!eden ser !n pro'lema de se!ridad a menos $!e se desechen adec!adamente& En adición+ comp!estos arom,ticos son m!" sol!'les en TEG& Estos p!eden ser tam'i%n !na preoc!pación de se!ridad " am'iental c!ando se descaran en la atmos)era en el tope de reenerador& Los comp!estos s!l);ricos " el dió>ido de car'ono son sol!'les en a!a " reacciona en al;n rado con los licoles& La desasi*cación es m,s e*ciente si el licol rico es primero precalentado+ !s!almente en intercam'iador de licol rico/escaso& El en)riador de licol es !n intercam'iado de as/TEG en la *!ra 7&<+ a di)erencia del medio de en)riamiento en la *!ra 7&7& Este es !n m%todo com;n de en)riar el licol escaso .lean licolF6& Es simple " económico " ase!ra $!e el licol entre al contactador .contactorF6 m,s caliente $!e el as& El intercam'iador as/licol p!ede res!ltar en e>ceso altas temperat!ras de escaso TEG a !=os de as 'a=os& El intercam'iador rico/escaso en la *!ra 7&<+ es en !na 'o'ina .coilF6 en el tan$!e de compensación .s!re tanF6& Esto es económico para constr!ir pero a men!do o)rece res!ltados en po're trans)erencia " ma"or tra'a=o .d!tiesF6 en el rehervidor& Itercam'iadores t!'o/en/t!'o .pipe/in/pipeF6 son e>tensamente !sados en este servicio&
La *!ra 7&< m!estra !n rehervidor de as encendido .as *red re'oilerF6& El !so de aceite caliente+ vapor+ calor astado o 'o'inas .coilsF6 de resistencia el%ctrica+ es adec!ado si son ),cilmente disponi'les en el sitio& El !so de resitencia el%ctrica calentando en instalaciones oshoreF es renta'le " mas conveniente si la clasi*cación de ,rea no permite !n calentador encendido .*red heaterF6& Nin!n *ltro es mostrado en la *!ra 7&<& o pre*ero locali:ar el *ltro de part(c!las en al;n p!nto delante del rehervidor para minimi:ar el m!re .!nF6 ac!m!ladose all( dentro& ara !na operación e)ectiva es indispensa'le $!e *ltros de licol a !=o completo .)!ll/oF6 sean instalados en el sistema& 4ACTORES DE DISEUO DE ROCESO KASICO Todos los )actores $!e controlan el comportamiento de sistemas de a'sorción tam'i%n son aplicados para la deshidratación de TEG& De hecho+ desde el p!nto de vista de proceso+ TEG es !no de los m,s simples procesos de a'sorción $!e se emplean en la ind!stria del petróleo& ara disear correctamente !na !nidad !no necesita conocer !=o de as m,>imo " minimo+ temperat!ra " presión m,>ima " minima+ composición del as " p!nto de roc(o necesario del a!a o contenido de a!a del as de salida& ara esto !no p!ede calc!lar7& La minima concentración de TEG en la sol!ción escasaF .lean sol!tionF6 entrando en la parte s!perior del a'sor'edor necesaria para c!mplir con la especi*cación de a!a en el as de salida& 8& La ta:a de circ!lación del TEG escasoF .lean TEGF6 re$!erido para recoer la cantidad necesaria de a!a del as para c!mplir la especi*cación de contenido de a!a en el as de salida& <& La cantidad de contacto a'osor'edor re$!erido para prod!cir la apro>imación necesaria al re$!erimiento de e$!ili'rio en .76 a la tasa de circ!lación escoida& ara o'tener estas resp!estas es necesario tener !na correlación de e$!ili'rio vapor/l($!ido para !n sistema TEG/a!a& Desde esta entrada ',sica+ !no p!ede eval!ar o dimensionar el e$!ipo " desarrollar especi*caciones mec,nicas& El procedimiento $!e si!e es sencillo " se p!ede reali:ar man!almente& En todas a e>cepción de !nas pocas aplicaciones+ da res!ltados tan con*a'les como los m%todos m,s ri!rosos& Si!iendo !n es$!ema del procedimiento de c,lc!lo ',sico+ cada componente del e$!ipo principal ser, eval!ado& CONCENTRACIÓN 9INI9A DE TEG ESCASOF .LEAN TEGF6 Si as de a!a/sat!rado es colocado en !na cel!la estatica con !na concentración dada de sol!ción TEG/a!a a !na " T de me:cla+ el e$!ili'rio
se alcan:ar, con el tiempo& As!miendo $!e el li$!ido tiene !na concentración s!*cientemente 'a=a de a!a+ el a!a se trans)erir, al li$!ido del as& En e$!ili'rio+ la )racción molar de a!a en el as dividido por s! )racción molar en el li$!ido es i!al a !n valor V para este sistema& La *!ra 7&0.a W '6 esta 'asada en los datos de e$!ili'rio p!'licados por arrish+ et al& Barias correlaciones de e$!ili'rio han sido presentadas desde 7Q1& Ediciones previas de te>tos de Camp'ell " Li'ros de datos de inenier(a GSA presentan !na correlacion de e$!ili'rio 'asada en el tra'a=o de Xorle"& En eneral+ la correlación de Xorle"+ Rosman " arrish conc!erdan ra:ona'lemente 'ien " son adec!adas para la ma"or(a de diseos de sistemas TEG& Todos son limitados por la ha'ilidad de medir e>actamente la concentración de e$!ili'rio del a!a en la )ase vapor so're sol!ciones TEG& La correlacion de arrish ha sido incl!ida en esta edición por$!e las concentraciones de a!a en e$!ili'rio en la )ase vapor son determinadas a dil!ciones in*nitas .escencialmente 711 TEG6& Las otras correlaciones !san e>trapolaciones de datos a concentraciones mas 'a=as para estimar e$!ili'rio en la reión de dil!ción in*nita& El e)ecto de presión so're el e$!ili'rio TEG/ a!a es pe$!eo hasta apro>imadamente 7< 11 a 38111 psia5&
