ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA
PROCESO DE EXTRACCION DE LIQUIDOS POR TURBO-EXPANSION INDICE 1. NTRODUCCION.....................................................................................................2 2. PRIN PRINCI CIPI PIOS OS DE OPER OPERAC ACIÓ IÓN N ............................................................................2 2.1. Variaciones en e !roceso "#r$o-e%!an&er ..........................................................3 2.1. 2.1.1. 1. Reci Recic ca' a'ee &e &e (as (as Res Resi& i&#a #a )RR* )RR*................................................................4 2.1. 2.1.2. 2. Proc Proces esoo &e +a +ass S#$e S#$en, n,ri ria& a&oo )+SP )+SP** ..........................................................4 2.1. 2.1.. . Proc Proces esoo CRR CRR )Rec )Recic ica a'e 'e &e &e Resi Resi&# &#oo r/o r/o** ...............................................4 2.1. 2.1.0. 0. Proc Proces esoo SDR SDR )Re, )Re,#' #'oo &e Arr Arras as"r "ree La"e La"era ra* * ............................................4 . PRIN PRINCI CIPI PIOS OS TER TEROD ODIN INA AIC ICOS OS....................................................................4 0. CO COP PA ARACI RACION ON DE TECN TECNOL OLO+ O+IA IAS S...............................................................6 0.1. 0.1. Re,r Re,ri( i(er erac aci in n ec3 ec3ni nica ca...................................................................................6 0.2. .2. Sis"e is"e4a 4a &e A$sor $sorccin in ........................................................................................7 5. PLANTA PLANTAS S DE TRAT TRATA AIENT IENTO O EN BOLIVIA BOLIVIA QUE CUENT CUENTAN AN EST ESTA A TECNOLO+IA........................................... .................................................................. .............................................. ..............................................8 .......................8 5.1. 5.1. Pan Pan"a "a se! se!ar ara& a&or oraa &e /6 /6#i #i&o &oss +ran +ran c7a c7aco co .....................................................8 5.2. 5.2. Pan Pan"a "a se! se!ar ara& a&or oraa &e /6 /6#i #i&o &oss Rio Rio +ran +ran&e &e ....................................................8 8. BIBLIO+RAIA............................................... ...................................................................... .............................................. ................................9 .........9
1. NTRODUCCION Los líquidos del gas natural comprenden los componentes que se pueden extraer de una corriente de gas rico; Estos, comnmente llamados líquidos del gas natural !L"#, en ingles #"L$, inclu%en etano, propano, &utanos, % gasolina natural !condensado$. 'ara producir el L"# se requiere un seco !(etano$ puro, que solo puede ser o&tenido en una planta de extracci)n de líquidos mediante el proceso de *ur&o+Expander. La recuperaci)n de los componentes del #"L en el gas no solo se realia como m-todo de control del punto de roci) de la corriente de gas natural, %a que el L"# generalmente tienen un alor m/s alto como productos separados que como parte de la corriente del gas natural. Las 0racciones L"# m/s liianas, como el etano, el propano % los &utanos, pueden enderse como com&usti&les o materias primas de re0inerías % plantas petroquímicas, mientras que las porciones m/s pesadas pueden utiliarse como cortes en el &lending de na0tas.
2. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN Esta es una tecnología m/s moderna % empleada en la actualidad, la cual se &asa en llear el gas a condiciones de temperatura extremadamente &a1as !+72 a +87 $ !+ 7,78 a +66,55 $ para entrar en la ona termodin/mica de equili&rio líquido+apor % de esta manera lograr que condensen la 0racciones m/s pesadas. Este tipo de tecnología se emplea para procesar gas natural de riqueas aprecia&les !ma%ores a 2 "'($, o cuando se desea un alto porcenta1e de reco&ro de propano. Los nieles criog-nicos de en0riamiento se logran mediante intercam&iadores de calor, en0riamiento mec/nico % tur&o expansores isentr)picos en com&inaci)n con /lulas .* de expansi)n isent/lpica. uando el gas natural es en0riado a estos nieles de temperatura, pr/cticamente todo el propano % el resto de los idrocar&uros m/s pesados contenidos en -l se licuan. Los líquidos 0ormados pueden ser separados por una serie de torres 0raccionadoras. na característica releante en una planta criog-nica es que el gas a procesar se reci&e a altas presiones !aproximadamente 52: psig$ % el producto gas residual se entrega a los mismos nieles de presi)n. En la igura se muestra una planta criog-nica de extracci)n de líquidos. 2
2.1. Variaciones en e !roceso "#r$o-e%!an&er
3
2.1.1. Recica'e &e (as Resi&#a )RR* ste re0lu1o proee m/s re0rigeraci)n al sistema % permite realiar ma%ores reco&ros de etano. 'ermite incrementar el reco&ro de etano por encima del 8:<, es tolerante al =2 % el reco&ro puede ser a1ustado por la cantidad de recicla1e utiliado.
2.1.2. Proceso &e +as S#$en,ria&o )+SP* na porci)n del gas del separador de &a1a temperatura se enía al intercam&iador de calor donde se condensa totalmente con la corriente de tope. Luego -sta porci)n se expande &ruscamente a tra-s de la /lula en el tope de la columna para proeer el re0lu1o. sta modi0icaci)n se utilia para gases ricos m/s de 3 "'(. El dise>o "?' es mu% tolerante al =2 asta por encima del 2<.
2.1.. Proceso CRR )Recica'e &e Resi&#o r/o* ste proceso es una modi0icaci)n del proceso "?' para alcanar ma%ores nieles de reco&ro de etano. Es similar al del "?' excepto que se agreg) un compresor % un condensador en el tope del sistema para tomar una porci)n del gas residual % proeer re0lu1o adicional al demetaniador, permite alcanar asta 98< de reco&ro de etano.
2.1.0. Proceso SDR )Re,#'o &e Arras"re La"era* El proceso ?@A es otra modi0icaci)n del "?'. En -ste dise>o una corriente es sacada del demetaniador, recomprimida % condensada para proeer el re0lu1o. La corriente tomada del lado del demetaniador est/ li&re de componentes inertes % condensan 0/cilmente.
. PRINCIPIOS TERODINAICOS E%!ansor-Co4!resor9 Los procesos de compresi)n proocan aumento en la presi)n. @ispositios como el compresor % la &om&a son dise>ados para este prop)sito, son usados para el transporte de 0luido o para preparar la materia prima a condiciones requeridas de proceso. 'ara el caso de la expansi)n de un gas se de&e pasar de una presi)n alta a una &a1a. En la compresi)n se consideran dos casos, el
isot-rmico % el adia&/tico. Co4!resin9 una compresi)n de camino isot-rmico requiere menos tra&a1o que el camino adia&/tico. Bm&os caminos se consideran reersi&les para un gas ideal de '5a '2. El camino de una compresi)n real se sita entre dos límites pero es m/s 4
cercano a la dia&/tico. ?in em&argo, al comprimir en etapas con un en0riamiento a presi)n constante entre cada paso, es posi&le, al menos en principio alcanar el camino isot-rmico. E%!ansin9 Ca% dos raones importantes para expandir gasesD 5$ =&tenci)n de *ra&a1o. 2$ 'roducci)n de temperaturas m/s &a1as en el proceso, como en el caso de la licue0acci)n % la re0rigeraci)n. En am&os casos el gas es capa de producir tra&a1o, pero para el caso de la licue0acci)n el -n0asis es en la o&tenci)n de una temperatura &a1a. n e1emplo de esto es un proceso de estrangulamiento adia&/tico !F:$ que disminu%e la temperatura del gas, pero no produce tra&a1o. En el otro extremo est/ la tur&ina que puede extraer casi el 8< del tra&a1o m/ximo disponi&le de una corriente de alta presi)n % temperatura. 'ara o&tener el m/ximo tra&a1o de la expansi)n del gas se pre0iere un proceso isot-rmico que uno adia&/tico. omo se o&sera en la 0igura, &a1o la cura isoterma el /rea de la cura es ma%or, lo que indica que es 0acti&le producir m/s tra&a1o con una tra%ectoria isoterma que con un camino adia&/tico.
El r-gimen criog-nico comprende temperaturas por de&a1o de los +5::. Las temperaturas criog-nicas se o&tienen por la eaporaci)n r/pida de los líquidos ol/tiles o por la expansi)n de gases con0inados a presi)n desde 3: asta 2:: atmos0eras. La expansi)n puede darse a tra-s de una regi)n de menor presi)n. (ucos procesos se an desarrollado % son usados para licuar gases. Los procesos de re0rigeraci)n est/n constituidos de manera similar, di0ieren de los procesos de licue0acci)n 5
en que estos son cíclicos % el 0luido de tra&a1o generalmente permanece a una temperatura m/s &a1a que su temperatura critica *odos los sistemas criog-nicos consisten en un compresor, un intercam&iador % un expansor. Ca% dos m-todos &/sicos para producir 0rio am&os son procesos que mane1an gases % acen uso del eco de que el calor del compresor se trans0iere al am&iente % el gases entonces expandido % en0riado.
0. COPARACION DE TECNOLO+IAS Existen arios procesos para recuperar el L"# pero los m/s comunes son los de Ae0rigeraci)n (ec/nica, a&sorci)n, adsorci)n, % re0rigeraci)n criog-nica !tur&o expansi)n$.
0.1. Re,ri(eracin ec3nica Es una de las tecnologías m/s sencillas % antiguas que existen para el procesamiento de gas. En el proceso de re0rigeraci)n, la corriente de gas natural es en0riada aproximadamente a G3: H !34,4 H$ mediante un sistema externo de re0rigeraci)n. Los líquidos condensados, son separados en un separador de &a1a temperatura % esta&iliados en una columna desetaniadora asta cumplir con las especi0icaciones del L"#.
6
En la igura 3 se identi0ican las dos secciones &/sicas que con0orman este tipo de plantasD la de generaci)n de líquidos, con0ormada por el en0riador o ciller, % la de acondicionamiento de productos, que se logra mediante la desetaniadora. La re0rigeraci)n mec/nica a&arca las etapas de expansi)n, eaporaci)n, compresi)n % condensaci)n del re0rigerante.
0.2. Sis"e4a &e A$sorcin El proceso de extracci)n de líquidos mediante a&sorci)n puede realiarse a temperatura am&iente o &a1o condiciones re0rigeradas, consiste en poner el gas en contacto íntimo con un líquido !aceite po&re$, el cual contiene cantidades ín0imas, casi nulas, de los productos líquidos del gas natural, permitiendo así que el líquido a&sor&a o disuela parte del gas en una torre de a&sorci)n. El líquido que a&andona el 0ondo de esta torre es llamado aceite rico, de&ido a que es rico en los productos líquidos del gas natural; mientras que el gas residual, es aquel que resulta de a&erle extraído todos los líquidos al gas de alimentaci)n. El aceite rico se dirige a una torre desetaniadora % su 0unci)n es separar el etano % dem/s 0racciones liianas que se a%an a&sor&idos en el aceite, con la 0inalidad de acondicionar los productos líquidos para que entren dentro de especi0icaci)n.
Este m-todo posee alta e0iciencia en la recuperaci)n de etano !asta alores de : <$ % para el caso de reco&ro de propano se pueden alcanar alores asta 99 <, con la 7
limitante
de los altos costos de capital que se tiene con el solente % las
recurrentes p-rdidas por arrastre.
5. PLANTAS DE TRATAIENTO EN BOLIVIA QUE CUENTAN ESTA TECNOLO+IA 5.1. Pan"a se!ara&ora &e /6#i&os +ran c7aco
La 'lanta de ?eparaci)n de Líquidos "ran aco del departamento de *ari1a tendr/ tres 0unciones 0undamentalesD la extracci)n de líquidos del gas natural, generar excedentes de "as Licuado de 'etr)leo !"L'$ para exportar % dotar de materia prima para el comple1o petroquímico. Este comple1o tendr/ una capacidad de proceso de 32,59 millones de metros c&icos día !((mcd$ de gas natural para producir 3.544 toneladas m-tricas diarias !*(@$ de etano !un insumo principal para el proceso de industrialiaci)n de los idrocar&uros$, 2.247 *(@ de "L', 5.:44 &arriles por día !I'@$ de isopentano % 5.68 I'@ de gasolina natural.
8
5.2. Pan"a se!ara&ora &e /6#i&os Rio +ran&e
La planta de ?eparaci)n de Líquidos Aio "rande constitu%e el primer paso concreto en el camino acia la industrialiaci)n de los idrocar&uros. 'ermite dar alor agregado a nuestros recursos naturales que en este caso son exportados al Irasil. La capacidad de procesamiento de la planta es de 2:: millones de pies c&icos por día de gas natural % contempla una recuperaci)n de 96< como mínimo de propano para o&tener una producci)n de 365 toneladas por día de "as Licuado de 'etr)leo !"L'$ % de aproximadamente 49: &arriles por día !I'@$ de "asolina natural.
8. BIBLIO+RAIA ttpsDJJes.scri&d.comJdocJ22738232JExtraccion+de+Liquidos ttpsDJJes.scri&d.comJdocJ5:36229J'A=E?=+@E+*AI=EK'B#?=#+pptx ttpDJJrepositorios.unimet.edu.eJdocsJ22JB**?57:I4E8.pd0
9
10
