PROCESO DE AJUSTE DE PUNTO DE ROCIO FORMACION DE HIDRATOS: En las plantas de ajustes de punto de roció, la temperatura es baja de forma que es necesario inhibir la formación de hielo y/o hidratos Para eso se precisa saber a qué temperatura comienzan a formarse los cristales. Existen varias formas de presidir en qué condiciones de presión y temperatura. El software de simulación predice, para una determinada presión y temperatura se formaran hidratos Existe un método en la constante de equilibrio solido –vapor C1, C2 y C3 Existen también métodos grafico que relacionan el contenido de agua, presión y la temperatura de formación En presencia de agua libre, se puede inhibir la formación de hidratos mediante la inyección de metanol que deprime a temperatura de formación de hidratos Como metanol se disuelve en agua, no se justifica recuperarlo por destilación y se lo elimina como solución de acuosa. La pérdida es aceptable solo cuando el caudal de gas a procesar es pequeño Cuando el caudal de gas a tratar es gran, se utiliza Mono Etilén de Glicol (MEG) como inhibidor de la formación de hidratos. El MEG se refiere sobre el DEG o TEG por
Menor solubilidad en hidrocarburos líquidos Menor punto de congelamiento Menor viscosidad Menor costo
El MEG se inyecta en toda superficie fría donde haya condensación de agua La correcta distribución es esencial Es continuamente regenerado y reciclado en un circuito cerrado El MEG debe tener un punto de congelamiento menor que la más baja temperatura del sistema La ecuación empírica de Hamerschmidt relaciona la depresión en el punto roció requerido con la concentración de MEG en el agua libre y el peso molecular de inhibidor
C= 100 . d . PMi / (Kh + d . PMi) donde: C = Concentración mínima del inhibidor (%) d = Depresión en el punto de rocío (ºF) Kh = 4000 (constante para el MEG) PMi = Peso molecular del inhibidor (MEG=62) OBJETO: RECUPERACIÓN DE LPG Que es la Extracción de líquidos? Es la recuperación de la mayor parte de los elementos condensables del gas natural o líquidos del gas natural. Que es la Extracción de líquidos? Proceso de extracción de líquidos
RECUPERACIÓN DE LPG LPG significa Liquefied Petroleum Gas
Consiste en una mezcla de Propano (C3) Comercial con Butano (C4) Comercial en proporciones variables La condición es que la tensión de vapor real de la mezcla no supere 125 psig. a 100 F C3 y C4 comercial significa la posibilidad de que los componentes contengan isómeros Luego de la separación primaria, se habrán eliminado Pentano y superiores (C5+) La mayor proporción (80%+) del gas es Metano (C1) con algo de Etano (C2) Luego de los anteriores procesos el gas contiene una cierta cantidad de LPG En la unidad LTS se reduce el contenido de C3 + C4 hasta un valor aceptable De este modo se reduce el Punto de Rocío para evitar la condensación en cañerías El flujo bifásico hace el bombeo inestable y aumenta la perdida de carga en gasoductos El LPG recuperado tiene mayor valor comercial por su mayor poder calorífico La Unidad LTS reduce el contenido de LPG hasta valores normalizados. La máxima recuperación de LPG se obtiene en las Unidades de Turbo expansión (TEU) En las Unidades TEU se alcanzan menores temperaturas y mayor recuperación Solo se justifican para grandes caudales y altas presiones En las TEU se aprovecha el trabajo mecánico resultante de la expansión del gas PLANTAS DE AJUSTE DE PUNTO DE ROCÍO DIAGRAMA PRESIÓN-ENTALPÍA (P-H) DIAGRAMA P-H Como refrigerante se usa Propano porque: Tiene presión positiva a la temperatura de evaporación
Condensa con aire o agua a baja presión
La baja relación de compresión permite operar en dos etapas
Calor latente de evaporación elevado
Bajo costo y buena disponibilidad
CICLO DEL REFRIGERANTE
PLANTAS DE AJUSTE DE PUNTO DE ROCÍO TIPOS DE PROCESOS TIPOS DE PROCESO Procesos usuales, mediante frio
Unidades LTS: Refrigeracion Mecanica Unidades TEU: Turboexpansion Unidades JT : Joule Thomson Otros procesos Absorcion (Lean Oil Process) Adsorcion (Silica Gel) Membranas
PLANTAS DE AJUSTE DE PUNTO DE ROCÍO DESCRIPCIÓN DEL PROCESO LTS DESCRIPCIÓN DEL PROCESO Secuencia del proceso de ajuste de DP Pre enfriamiento con el gas tratado y precalentamiento de la gasolina separada Enfriamiento final con Propano en el Chiller Separación de hidrocarburos y solución acuosa de Etilén Glicol en el LTS Recuperación de calor con el gas a tratar Estabilización de la gasolina Regeneración del Etilén Glicol Secuencia del proceso regeneración del MEG Precalentamiento MEG rico / MEG pobre Expansión en el Tanque Flash Filtración y purificación del MEG rico Regeneración en Columna y Reboiler Pre enfriamiento MEG pobre / MEG rico Bombeo del MEG pobre Enfriamiento en la bota del LTS Inyección controlada en intercambiadores MEG significa Mono Etilen Glicol Se lo identifica con EG, Etilen Glicol Formula quimica: (CH2-OH)2, PM:62 Se descompone a partir de los 160 C Se regenera a menos de 150 A baja temperatura, para evitar el congelamiento, el MEG regenerado debe contener 15-25 % de agua Se inyecta en forma controlada en los puntos más fríos del sistema Estos son: El intercambiador gas-gas El intercambiador gas gasolina El chiller Se regenera y se reinyecta en circuito cerrado El MEG rico contiene 55-65 % de agua, calculado con el método de Hammerschmidt
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO Secuencia del proceso calefacción de Hot Oil Calefaccion con fuego directo en la caldera Alimentacion a reboilers Retorno a tanque de expansion Bombeo del Hot Oil frio a la caldera Control de flujo de combustible
Aumento de la recirculacion por alta presion Disminucion de la recirculacion por alto caudal.
El aporte de calor para la regeneracion del MEG se realiza mediante Aceite Termico (Hot Oil) El Hot Oil circula por el reboiler bajo control de temperatura Sirve a otros sistemas como el de estabilizacion de gasolina, regeneracion de TEG o calentamiento de la amina, cuando estas unidades forman parte de la planta El cómputo de la energía a transportar por el Hot Oil sería: Calor entregado en el reboiler de la torre estabilizadora de gasolina: Q1 Calor entregado en la unidad de TEG: Q2 Calor entregado en la unidad de MEG: Q3 Calor entregado en la unidad de endulzamiento (si hubiera): Q4 Calor total a suministrar Qt = ∑Qi El calor total (Qt), transportado por el Hot Oil sera aportado por el Gas Combustible El caudal de Hot Oil esta determinado por: M(ho) = Qt / (Cp(ho) . £GT), donde: Cp(ho) : Capacidad calorifica del Hot Oil AT : Temperatura de salida-entrada (de la caldera de Hot Oil) PARADA Los paros programados en la planta suponen prestar la máxima atención a la seguridad del personal y los equipos procediendo mediante cambios graduales y controlados de las variables operativas Antes del comienzo del paro se debe prestar atención a todas las hojas que contengan datos de seguridad aplicables. Releer todas las instrucciones de los fabricantes de los equipos y sacarlos de operación siguiendo esas instrucciones
Secuencia 1 2
Descripción Bajar la carga de los compresores de propano hasta el paro completo de las unidades. Una vez alcanzada una temperatura tal que se asegure la no formación de hidratos en el chiller, se podrá sacar de servicio a la unidad de inyección / regeneración de MEG de la siguiente manera:
2.1
2.2 2.3 3
Bloquear las inyecciones de MEG en los distintos puntos de la planta de dew point (intercambiadores gas-gas, intercambiadores gas-gasolina y chiller) y habilitar las válvulas de by pass de las mismas, ya sea aguas arriba del intercambio en la bota del separadores frío o bien dentro del módulo de regeneración de MEG. Continuar la circulación del MEG hasta regenerarlo. Parar las bombas de inyección de MEG. Retirar la carga térmica del reboiler de la torre estabilizadora y del regenerador de MEG, cerrando las respectivas válvulas de circulación de fluido de calentamiento y/o entrada de fuel gas.
Secuenci Descripción a 4 Habiéndose puesto fuera de servicio, el sistema de refrigeración y el sistema de inyección y regeneración del glicol, se deberán seguir los siguientes pasos para efectuar la parada normal del sistema de proceso de gas: 4.1 Cerrar la válvula de bloqueo de la línea de ingreso de gas 4.2 Cerrar la válvula de bloqueo de la línea en la salida del gas tratado 4.3
Cerrar la válvula de bloqueo de la línea de salida de gasolina a estabilización
PLANTAS DE AJUSTE DE PUNTO DE ROCÍO CONTROL DE LA OPERACIÓN CONTROL DE LA OPERACIÓN Por baja presión, una válvula reduce el caudal de gas a través de la planta Por alta presión, una válvula descarga gas al colector de venteos anticipando la descarga a través del sistema de seguridad Parte del caudal de gas se pre enfría con gasolina, bajo control de la temperatura de salida de la gasolina El gas pre enfriado se expande a la presión del gasoducto aprovechando el enfriamiento producido por efecto Joule-Thomson Los niveles líquidos se controlan mediante lazos de control Los líquidos flashean en las válvulas controladoras de nivel La mezcla líquido-vapor se conduce a los separadores
El MEG se inyecta en los cabezales de los intercambiadores gas-gas, gas-gasolina y chiller, en forma manual, con flujo controlado El MEG separado, en el LTS se devuelve al circuito bajo control de nivel de la interfase Los hidrocarburos livianos se separan del MEG en el tanque flash bajo control de presión El Hot Oil circula por el reboiler de la columna estabilizadora bajo control de temperatura en el fondo de la columna La presión de tope de la columna estabilizadora, se controla bajo presión de gas a primera etapa del compresor de reinyección Por alta presión, descarga a la antorcha La presión de los separadores se controla bajo caudal de aspiración de segunda etapa del compresor de reinyección. Por alta presión descarga a la antorcha Como alternativa, se puede actuar sobre los descargadores neumáticos de las válvulas del compresor alternativo o sobre sus RPM para control de capacidad El compresor de reinyección eleva la presión del gas entre la presión de tope de la estabilizadora y la presión del gas a la entrada La presión de descarga del compresor de reinyección queda definida por la presión del gas a la alimentación de la planta Las alternativas de control de capacidad del compresor de refrigeración dependen del tipo de máquina:
Turbo compresor: control por compensación Compresor a tornillos: válvulas deslizantes Compresor alternativo: by pass, descargadores neumáticos de válvulas, control de las RPM
La presión de condensación depende de la temperatura del aire o agua refrigerante Para controlar la presión de descarga del compresor de refrigeración:
Se regula el caudal de aire o agua Existen varias maneras de controlar el aire Por alta presión, se descarga a antorcha Por baja se puentea el condensador
PLANTAS DE AJUSTE DE PUNTO DE ROCÍO VARIABLES CONTROLADAS
El punto de rocío del gas debe ser monitoreado permanentemente. El caudal de gas tratado debe ser computado a la entrada y a la salida. También los líquidos separados. Las mediciones de gas se realizan con un puente de medición y elementos de flujo seleccionados de acuerdo al caudal a medir. Los caudales líquidos se miden con:
Caudalímetro por efecto coriolis. Turbinas. Caudalímetro por desplazamiento positivo. Placas Orificio, Cuñas, etc.
Una correcta medición de caudales permite cerrar el balance de masa de la planta y evaluar la eficiencia de la operación. Otras variables a monitorear son los AP de: Filtros de cartuchos, que de perforarse incorporarían material indeseable al proceso. Extractores de niebla y cajas de chicanas, que indican el estado en que se encuentran. Intercambiadores fríos, para prevenir su obstrucción por formación de hidratos y verificar la adecuada distribución de MEG. Columna estabilizadora de gasolina, para prevenir su inundación. La temperatura de regeneración de MEG debe controlarse para evitar la degradación del producto. La temperatura del Hot Oil a la salida de la caldera debe controlarse por lo mismo. Demás variables de operación deben mantenerse dentro de los valores prescriptos en el manual de operación. PLANTAS DE AJUSTE DE PUNTO DE ROCÍO PRINCIPALES EQUIPOS: FILTRO SEPARADOR SEPARADOR FILTRO DE ENTRADA Para lograr la máxima separación a la entrada de la unidad se utilizan filtros separadores. Constan de un conjunto de cartuchos filtrantes
En segunda etapa el gas pasa por un extractor de niebla. El líquido separado se acumula en el mismo recipiente o en uno independiente. Se utilizan también en otras aplicaciones que no toleren la presencia de líquido. SEPARADOR FILTRO HORIZONTAL DE ENTRADA
PLANTAS DE AJUSTE DE PUNTO DE ROCÍO PRINCIPALES EQUIPOS INTERCAMBIADORES DE CALOR INTERCAMBIADORES GAS – GAS
INTERCAMBIADORES GAS HÚMEDO – GAS SECO Y GAS SECO – GASOLINA
CHILLER Y SEPARADOR FRIO (LTS)
INTERCAMBIADOR GAS HÚMEDO – PROPANO REFRIGERANTE CHILLER
BASES DE DISEÑO DE INTERCAMBIADORES Los intercambiadores de haz tubular, caso gas-gas y chiller, se diseñan sobre las siguientes bases:
El calor intercambiado. La diferencia media de las temperaturas de los fluidos. Las resistencias a la transferencia del calor. Caudales y estado físico de los fluidos. La caída de presión admitida en ambos lados: tubos y envolvente.
CRITERIOS DE SELECCION Aspectos a tener en cuenta en la selección Propiedades de los fluidos. Temperatura y Presión de diseño. Materiales de construcción. Necesidades de mantenimiento. Costos de fabricación. Ø y posición de las conexiones. Instrumentación y accesorios asociados. PLANTAS DE AJUSTE DE PUNTO DE ROCÍO PRINCIPALES EQUIPOS: SEPARADORES BI Y TRIFÁSICOS SEPARADOR FRIO (LTS) En el LTS se separan las fases liquidas de la gaseosa y las liquidas entre si. Las fases liquidas, MEG y gasolina se separan porque son inmiscibles.
La fuerza impulsora para que se opere la separación es la gravedad. Los fluidos se separan debido a su diferente densidad: la gasolina más liviana se extrae por la parte superior. SEPARADOR FRIO (LTS)
Para separar del gas las gotas mas pequeñas se usan scrubbers. Son separadores verticales provistos de extractores de niebla (demisters) de alta eficiencia. No permiten gran tiempo de retención del liquido separado. Se aplican a la aspiración de los compresores. PLANTAS DE AJUSTE DE PUNTO DE ROCÍO PRINCIPALES EQUIPOS: COMPRESORES COMPRESOR DE REFRIGERACIÓN En las plantas de ajuste de DP, se utilizan compresores de Propano para el circuito refrigerante. Son del tipo:
Rotativo a tornillo de dos etapas. Rotativo centrifugo multietapa. Alternativo de dos (o mas) etapas.
En las plantas de estabilización de la gasolina se utiliza un compresor de 2 etapas tomando gas de media presión en la interetapa.
COMPRESOR DE TORNILLO
COMPRESOR ALTERNATIVO
CORTE DE UN COMPRESOR ALTERNATIVO
CORTE DE UN CABEZAL CON DESCARGADORES
AMORTIGUADORES DE PULSACIONES
CONTROL DE CAPACIDAD
