PROCESOS DE REFINACION DEL GAS NATURAL ALUMNO: JUAN CAÑARI QUINTANILLA QUINTANILLA
GENERALIDADES
El objetivo del tratamiento del gas natural es eliminar los contaminantes, incluyendo los componentes corrosivos (agua y sulfuro de hidrógeno, este último también por su carácter contaminante), los que reducen el poder calorífico (dióxido de carbono y nitrógeno) y los que forman depósitos sólidos a bajas temperaturas (agua y dióxido de carbono), para después separar los hidrocarburos más pesados de el metano, que constituyen materias primas básicas para la industria petroquímica.
Proceso utilizado para la purificación de líquidos que consiste en calentar hasta la ebullición y condensar luego los vapores en un depósito frío llamado refrigerante. El objetivo principal de la destilación es separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separara los materiales volátiles de los no volátiles.
TIPOS DE DESTILACION
DESTILACION FRACCIONADA - TOPPING.-
En la refinería la destilación se lleva a cabo en las llamadas “torres de fraccionamiento”,
La primera parte en el proceso de refinación consiste en separar la mezcla de hidrocarburos en grupos o fracciones similares, es decir de rango de destilación similar. Esta separación se logra mediante un proceso llamado “destilación fraccionada” que se realiza
a presión cercana a la atmosférica.
constituidas por altos cilindros de acero que en algunos casos pueden alcanzar más de 40 m de altura y que en su interior poseen platos o bandejas separadoras, perforadas. La temperatura en la base de la columna es elevada y desciende gradualmente hacia la parte superior, en forma uniforme. Modernamente las torres llevan rellenos ordenados, más eficientes en cuanto a la separación.
TIPOS DE DESTILACION
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DESTILACION AL VACIO.Las unidades de Vacío, están diseñadas para operar en condiciones termodinámicas adecuadas para destilar las fracciones pesadas del crudo, sin que se produzca la descomposición térmica de los mismos. Para lograrlo se baja la presión de trabajo hasta alcanzar presiones absolutas de 20 mm Hg. en la zona de carga de la columna de destilación. El Vacío es obtenido con eyectores de vapor.
La torre tiene características particulares, que la diferencian de las fraccionadoras atmosféricas. Los dispositivos o elementos mecánicos para producir el contacto liquido vapor, son rellenos especiales (flexi rings, ubicados en lechos ordenados) que permiten incrementar la superficie de interface, favoreciendo la transferencia de masa. El diámetro de la columna es diferente en zona de condensación, respecto de la zona superior o inferior de la misma.
DEETANIZACION
La deetanización es un proceso en el cual se separa el componente etano, la separación debe ser un 99% de butano y 98% de propano como mínimo. Durante la deetanización se separa el etano de un líquido formado por propano, butano y gasolina natural. La deetanización ocurre en la torre deetanizadora donde el gas es alimentado lo más frío posible, la torre deetanizadora está provista de rehervidores de fondos que usan aceites térmicos como medio de calentamiento.
Del fondo de la torre deetanizadora la corriente de gas propano y más pesados son enviados a la torre debutanizadora, el etano y los gases más ligeros que salen por el domo son enviados a enfriamiento previa inyección de etanol para evitar congelamiento de los mismos. El etano es acondicionado para su envío en forma gaseosa a la planta donde se produce etileno.
DEBUTANIZACION
Es un proceso donde se obtiene el gas licuado propano, butano, nafta ligera o (gasolina ligera), pentano, hexano. La torre debutanizadora también está provista de rehervidores de fondos que utilizan aceite térmico como medio de calentamiento. Este producto de butano y gasolina se dirigen como alimento al plato del cuello de la torre debutanizadora la cual trabaja con el mismo principio de la torre depropanizadora, es decir realiza en este caso el corte de C4H10 de la gasolina.
Este butano desprendido se va en forma de gas por la cabeza de la torre a una presión de 170 psi y a una temperatura de 168 °F y en la cual recibe a contracorriente una inyección de reflujo del mismo butano ya condensado para afinar el corte. Este butano desprendido entra a unos enfriadores y reduce su temperatura hasta 100 °F para de esa manera condensarse y pasar al tanque de reflujo, el cual esta a una temperatura de 96 °F. De manera similar una parte de este butano es almacenado en tanques de almacenamiento y la otra parte se bombea a la cabeza de la torre como reflujo.
OBTENCION DEL GLP
GLP OBTENIDO POR LA REFINACION DE PETROLEO El GLP se obtiene del petróleo a través de diversos procesos de refinación. Se puede obtener de la destilación primaria, como también de los demás procesos a los que son sometidos otros productos de la destilación del petróleo como: el reformado catalítico, cracking catalítico, steam cracking, alquilación, cracking térmico, etc.
GLP OBTENIDO POR DESTILACION FRACCIONADA DEL GAS NATURAL En el caso de encontrarse asociados al gas natural, dado que el GLP en estado gaseoso es un componente con menor presión de vapor y puntos de ebullición más altos, antes de transportar el gas natural se procesa mediante destilación fraccionada, donde se separa el gas natural seco (metano en 80 a 90% y etano) del resto de hidrocarburos que lleva asociados, y de estos líquidos, se obtiene GLP, gasolina natural, etc.
SEPARACION DE GASOLINAS
GASOLINAS DE DESTILACION DIRECTA Fracción que se obtienen al destilar el crudo de petróleo a presión atmosférica, presenta Ausencia de hidrocarburos no saturados, de moléculas complejas aromáticasnafténicas. El contenido aromático se encuentra entre 10-20%. Presentan puntos de ebullición más altos que el límite superior del intervalo de ebullición de la gasolina.
GASOLINA DE CRACKING O REFINADO Esta gasolina sale a partir de una fracción de corte alto que se somete a otro proceso (cracking), es el rompimiento molecular que sufre la cadena de los alcanos cuando se los somete a la acción de altas temperaturas y presiones elevadas – cracking térmico, hoy se emplea también un cracking catalítico. El cracking es muy útil en la industria petrolera, porque permite aumentar la producción de gasolina.
REFORMACION CATALITICA
La función de la reformación (Reforming ) es mejorar el octanaje de la nafta pesada del “topping”, o nafta virgen, por
reacción sobre un catalizador a base de platino. El proceso modifica la estructura molecular, reforma los hidrocarburos involucrados, sin cambiar el número de átomos de carbono, convirtiéndolos en componentes de alto octanaje. Es también la principal fuente de obtención de aromáticos en la industria petroquímica. El proceso produce hidrógeno, elemento muy valioso para su utilización en procesos de hidrogenación.
GTL (GAS TRANSFORMADO A LÍQUIDO)
El GTL es el proceso de cambio de un gas a liquido (GTL) este ha sido bautizado como la nueva petroquímica o el “combustible del futuro”. Contrario
a la denominada petroquímica tradicional, que utiliza el gas etano, este tipo de petroquímica usa la mayor parte del gas natural, es decir el gas metano, y lo convierte en combustibles líquidos para esto se necesita saber la propiedades críticas de los componentes del gas natural para así hacer el proceso de transformación de gas a líquido. La función básica de los intercambiadores es la transferencia de energía térmica entre dos o más fluidos a diferente temperatura. El calor fluye como resultado del gradiente de temperatura, desde el fluido caliente hacia el frío atreves de una pared de separación, la cual se denomina superficie o área de transferencia de calor. Es decir no existe fuente de energía térmica en un intercambiador de calor. Los productos GTL son incoloros, inodoros, biodegradables y virtualmente sin sulfuro. Usado solo o como una mezcla con diesel, GTL Fuel produce menos emisiones locales de vehículos (partículas de materia, óxido de nitrógeno, monóxido de carbono e hidrocarburos) que los del diesel convencional.
GTL (GAS TRANSFORMADO A LÍQUIDO)
VENTAJAS :
Es un proceso que utiliza principalmente el gas metano lo cual existe en abundancia en las reservas bolivianas. Con el proceso del GTL se producen biocombustibles lo cual estos no dañan el medio ambiente. La demanda de combustibles no contaminantes es alta en el mercado internacional. Se transporta con la misma facilidad que los derivados del petróleo y por lo tanto su comercialización y almacenaje es más eficiente y menos costoso. Parte de la producción de GTL podría abastecer a menor costo al mercado interno boliviano. El proceso de GTL produce paralelamente elevadas cantidades de agua para el consumo.
DESVENTAJAS: La eficiencia de la producción y comercialización de GTL debe ser probada en costosos proyectos piloto. Se necesitan grandes inversiones para instalar una planta de producción de GTL un mínimo entre 600 y 1000 millones de dólares. En mercados pequeños y economías en desarrollo, Los combustibles producidos con GTL, son caros y por lo tanto poco accesibles en el mercado local. La mayoría de los proceso de GTL están patentados y dirigidos por empresas transnacionales.
PETROQUIMICA
La petroquímica es lo perteneciente o relativo a la industria que utiliza el petróleo o el gas natural como materias primas para la obtención de productos químicos. La petroquímica es la extracción de cualquier sustancia química a partir de combustibles fósiles. Estos incluyen combustibles fósiles purificados como el metano, propano, butano, gasolina, queroseno, gas oil, jet fuel, así como pesticidas, herbicidas, fertilizantes y otros artículos como los plásticos asfalto o las fibras sintéticas. La petroquímica es la industria dedicada a obtener derivados químicos del petróleo y de los gases asociados. Los productos petroquímicos incluyen todas las sustancias químicas que de ahí se derivan. La industria petroquímica moderna data de finales del siglo XIX.
TRATAMIENTOS
El gas que se extrae del yacimiento, en la mayoría de los casos contiene componentes indeseables, los cuales deben de extraerse mediante tratamientos adecuados. Si el gas contiene gases ácidos, se debe someter al proceso de endulzamiento. La presencia de nitrógeno (N2) reduce el poder calorífico y disminuye el rendimiento en los procesos de extracción de gasolina, luego se debe buscar la forma de eliminarlo. También si el gas contiene agua líquida o en forma de vapor, se debe someter el gas al proceso de deshidratación. En lo que respecta a los hidrocarburos condensables, se deben extraer en forma de gasolina y gas licuado, en plantas especiales que pueden utilizar diversos procesos, tales como compresión y enfriamiento, absorción con querosén.
Procesamiento de Gas Natural Las etapas normales en el procesamiento del gas natural son la deshidratación (eliminación de agua, usualmente con adsorbentes sólidos, como alúmina o mallas moleculares), el endulzamiento (eliminación del Sulfuro de Hidrógeno y Dióxido de Carbono con soluciones absorbentes, y la recuperación criogénica de etano e hidrocarburos más pesados (condensación de estos componentes a bajas temperaturas, del orden de 212 °F, y destilación fraccionada de los líquidos condensados). Otras etapas complementarias son el fraccionamiento de los hidrocarburos recuperados y la conversión del ácido sulfhídrico a azufre en forma líquida o sólida, también la extracción de los líquidos del gas natural, es un proceso de gran importancia, como lo es también la compresión del gas, además del transporte y almacenamiento. La eficiencia de todos estos procesos está totalmente relacionada con la eficiencia del proceso de separación gaspetróleo. En la figura se presenta en forma esquemática los principales procesos de tratamiento del gas Natural:
