CAPITULO I PROPUESTA PARA LA OPTIMIZACION DEL PROCESO DE ENDULZAMIENTO EN LA PLANTA DE CARRASCO 1.1. INTRODUCCION
El gas natural es un combustible fósil, mezcla de hidrocarburos livianos principalmente metano (CH4), la composición varía de acuerdo al origen de formación, El gas natural que es extraído directamente de los yacimientos contiene además otros compuestos indeseables tales como
CO2 y H2S, la
presencia de dichos gases ácidos provoca problemas de corrosión en las estructuras, disminución del poder calorífico, además de generar olores fétidos son tóxicos y atentan contra la vida de seres vivos, debido a estos problemas es necesaria su reducción a la más mínima posible, existen especificaciones a nivel internacional que rigen la concentración máxima aceptable de CO2 y H2S, para el gas de venta, que son de 2% y 4ppm.
En Bolivia el gas que se produce de los yacimientos cuenta con un porcentaje mínimo de H2S, por esto no se lo toma en cuenta, pero lamentablemente excede la concentración máxima permitida de CO2, por lo cual el gas producido de los campos se somete a un tratamiento de endulzamiento, para la remoción de dichos gases ácidos.
En el proceso de endulzamiento se extraen los gases ácidos con la absorción de solventes químicos, físicos o mixtos, de acuerdo a las características y necesidades
del
gas.
Cuando
se
usan
solventes
químicos,
se
habla
principalmente de aminas, existen distintos tipos de amina, las cuales se seleccionan de acuerdo a su selectividad, hacia el CO2 o H2S.
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1.2. ANTECEDENTES:
1.2.1. Antecedentes generales Las plantas de eliminación de CO2 operan con diferentes disolventes que se pueden agrupar en dos familias: 1. Los disolventes de amina: MEA, DEA, TEA, DIPA 2. El carbonato de potasio disolvente caliente con su variedad de inhibidores de corrosión. Ambas familias tienen inconvenientes importantes, como la toxicidad y la propiedad corrosiva. aMDEA ® se utilizó en 1971 por primera vez por la empresa BASF para la aplicación de lavado de gases. Este disolvente es una mejora importante en comparación con las dos familias anteriores, ya que es resistente a la corrosión, no tóxico y biodegradable. Por otra parte se reduce sustancialmente el requerimiento de energía en la planta. La propuesta del disolvente MDEA es la opción más recomendada por la empresa CEAMAG. Por esta razón CEAMAG se ha asociado con la empresa BASF, cuya tecnología es considerada como la mejor disponible. Su producto se llama aMDEA ®. "A" significa "activado", la selección de los activadores adecuados para cada caso en particular es en realidad el corazón del know how. aMDA ® es un disolvente que fue puesto recientemente en el mercado, una
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simulación con el simulador comercial Aspen-Hysys® V7.1, con una corriente de gas característico de la región norte de la republica de argentina (de características similares al gas de Bolivia), demostró que los resultados fueron óptimos y con beneficios notables como el de brindar mayor velocidad en los procesos, y reducir la formación de sólidos en los equipos prolongando el tiempo de vida útil de los equipos, sus características principales son: Toxicidad : aMDEA ® es un disolvente biodegradable y no tóxico (nocivo para el
cuerpo humano como cualquier amina pero no declarado como un veneno). Corrosión: aMDEA ® es mucho menos corrosivo que las otras aminas o carbonato
+de potasio. No requiere ningún inhibidor para la corrosión ya que no es tóxico e incluso permite, en algunos casos particulares, el uso de acero al carbono para algunas partes del equipo. Estabilidad : aMDEA ® es un disolvente altamente estable que no se descompone,
por lo tanto, tendencia a formar espuma se reduce. Se anula la necesidad de una unidad de recuperador. Los requisitos de monitoreo y análisis se reducen al mínimo. Altas prestaciones : Además de estas características de funcionamiento libre de
problemas,
disolvente
aMDEA
®
aporta
también
beneficios
económicos
consistentes y medibles: 1. Muy bajas emisiones de CO
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contenido en el gas tratado
2. gases inertes co-absorción se reduce al mínimo 3. Bajo consumo de energía.
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1.2.2. Antecedentes específicos El campo carrasco está ubicado en el departamento de Cochabamba, fue descubierto en 1991 y puesto en producción en 1998, por la empresa petrolera Chaco S.A., fue entonces donde se instaló la primera planta de endulzamiento de gas en Bolivia, a los meses de puesta en marcha esta planta presento problemas de remoción de contaminantes por corrosión y formación de espumas, además de no alcanzar con las especificaciones requeridas para el gas de venta se quemaba el producto, al rebasar la capacidad de almacenamiento para su retorno al proceso, entonces se utilizó mayor cantidad de la anima selecta, lo cual provoco una alza de costos de operación, ya que esta presentaba una baja resistencia a la degradación.
El año 2006 se hizo un cambio de amina en el proceso de endulzamiento, esta dio mejores resultados, minimizando el problema de formación de espumas, y de corrosión, pero aun así no cesa hasta ahora el problema de corrosión, la amina que se usa actualmente es de base MDEA de nombre CS-20000, la provee INEOS, sus resultados están dentro de margen, por esto ha sido muy bien aceptada, pero aun así da lugar a un proceso lento, además de generar la formación de solidos (deposición de hierro) en los intercambiadores de la planta así como en las torres, entonces surge la inquietud y la necesidad de observar y estudiar más a detalle los pequeños problemas que se generan en y durante los procesos para poder reducirlos lo más posible, y la así optimizar la producción dando énfasis en la parte técnico-económica de los procesos.
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Costos innecesarios generados para el pago del personal
Costos generados para mantenimiento de e ui os
Reducción de vida útil de los equipos sin su máximo a rovechamiento
Corrosión de los equipos por parte del tiempo de exposición ante los gases ácidos
Incremento de horas no trabajadas del personal operativo
Degradación de la amina Disminución del aprovechamiento de la capacidad de la planta
Baja absorción del
Formación de espuma en el
gas de corriente
proceso/formación de
hacia la amina
solidos/degradacion de la amina
Exceso de tiempo requerido para el roceso PROCESO LENTO EN LA UNIDAD DE ENDULZAMIENTO
Reducción del diámetro a causa de
Bajo rendimiento
los cuellos de botella
de los
Elevada
equipos/equipos
concentración de gases
Corrosión
en mal estado
Tecnología inadecuada para los requerimientos del proceso
ácidos Problemas generados por la amina
1.4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El problema que se presenta en la unidad de endulzamiento de la planta es el tiempo que tarda el proceso, es un proceso relativamente lento, el cual es generado por distintas causas durante el proceso. La capacidad de reacción (absorción) que tiene el gas hacia el solvente (la amina que se usa en el proceso para el endulzamiento del gas) es lenta, esto provoca problemas de corrosión en los equipos debido al tiempo de exposición que estos tienen con los gases ácidos además de que la amina misma contribuye a la corrosión, esta a su vez podría llegar a generar cuellos de botella, reducción de diámetro gracias a la acumulación de solidos que provoca la degradación de los equipos en lugares específicos. La formación de espuma también contribuye al incremento de tiempo a requerir en el proceso, esta formación de espuma es debido a la degradación de la amina.
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1.4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El problema que se presenta en la unidad de endulzamiento de la planta es el tiempo que tarda el proceso, es un proceso relativamente lento, el cual es generado por distintas causas durante el proceso. La capacidad de reacción (absorción) que tiene el gas hacia el solvente (la amina que se usa en el proceso para el endulzamiento del gas) es lenta, esto provoca problemas de corrosión en los equipos debido al tiempo de exposición que estos tienen con los gases ácidos además de que la amina misma contribuye a la corrosión, esta a su vez podría llegar a generar cuellos de botella, reducción de diámetro gracias a la acumulación de solidos que provoca la degradación de los equipos en lugares específicos. La formación de espuma también contribuye al incremento de tiempo a requerir en el proceso, esta formación de espuma es debido a la degradación de la amina. La vida útil de los equipos se reduce debido a la corrosión y condiciones de manejo, además de que no se ha tenido un máximo aprovechamiento de los mismos, que a su que a su vez generan costos prematuramente inevitables, por el desgaste que presentan, además del tiempo extra de personal operativo no productivo.
1.4.1. Identificación del problema La amina que actualmente se usa en el proceso de endulzamiento de la planta carrasco no se ha cambiado desde el 2006, esta amina tiene un nivel de toxicidad que da lugar a corrosión, no es la principal causa pero contribuye a la degradación de los equipos, el poder de absorción que tiene hacia el CO2 no es el más óptimo, a comparación de tecnologías surgentes, es endeble a la degradación dando lugar a la formación de espuma, lo cual ralentiza el proceso, ocasionando pérdida de tiempo y costos no productivos.
1.4.2. Formulación del problema Dando a conocer estos parámetros se plantea la siguiente interrogante: ¿Realizando una modificación, cambio o implementación de nueva tecnología en el proceso se podrá obtener mejores resultados optimizando el proceso de endulzamiento ahorrando tiempo, y dinero a la vez?
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1.5. OBJETIVOS 1.5.1. OBJETIVO GENERAL Desarrollar una propuesta para la optimización del proceso de endulzamiento, mejorando el rendimiento de la planta de carrasco.
1.5.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
1.5.3. ACCIONES
Realizar un diagnóstico de los resultados actuales del proceso de endulzamiento en la planta carrasco
Hacer una simulación para ver las características de entrada y salida del gas de corriente
Evaluar donde podrían encontrarse las causas principales para las deficiencias del proceso
Enfatizar cada una de las posibles casas para el problema principal
Elaborar modificaciones para la optimización del proceso en la unidad de endulzamiento
Realizar una simulación con las nuevas características
Determinar el grado de factibilidad y viabilidad de la propuesta
Evaluar resultados del diagnóstico de la planta con los de las modificaciones propuestas
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1.6. JUSTIFICACIONES
1.6.1. Justificación técnica La presente propuesta se orienta a la búsqueda de alternativas que permitan reducir costos para materiales, energía, equipos y personal, mediante la implementación de nueva tecnología que mitigue las deficiencias del proceso de endulzamiento.
1.6.2. Justificación económica La propuesta que se plantea tiene como justificación además de mejorar la calidad del proceso en muchos sentidos, la viabilidad económica que este tiene al reducir el costo del material casi a la mitad del costo actual, ahorrando también en antiespumantes, anticorrosivos, energía y otros costos derivados por las deficiencias de la amina actual.
1.6.3. Justificación ambiental Esta propuesta además de brindar muchos beneficios técnicos y económicos, extenderá el tiempo de vida útil de los equipos, reduciendo así la contaminación ocasionada por los mismos, hacer menos toxico el proceso, mitigando la contaminación por el material del proceso ya que este es biodegradable.
1.6.4. Justificación social Esta propuesta consiste en implementar materiales menos tóxicos para la salud del personal operativo en la planta reduciendo los riesgos de intoxicación para los mismos, además de orientar al personal operativo a proponer ideas de mejora continua.
1.6.5. Justificación personal Al desarrollar esta propuesta empleare los conocimientos adquiridos en la carrera de ingeniería en gas y petróleo para mejorar la eficiencia de la planta de aminas de carrasco, aportando una idea y justificándola.
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1.7. ALCANCES Y LIMITACIONES Debido a que el desarrollo de este trabajo estará enfocado a la optimización del proceso de endulzamiento, a través del cambio de solvente se tomara como estudio principal el proceso de endulzamiento con aminas, sin tomar en cuenta otros métodos de endulzamiento. Además de usar un simulador como apoyo para la justificación de los cálculos realizados para la factibilidad del proceso con la propuesta a plantear y no la de aplicarse en la planta. Debido al acceso restringido a algún tipo de información clasificada que tenga la planta la simulación se realizara con datos aproximados en caso de no contar con los datos exactos.
1.7.1. Alcance geográfico Esta propuesta está dedicada la optimización del proceso de endulzamiento inclinado al tratamiento con aminas, para la planta de aminas de Carrasco, en el departamento de Cochabamba en la provincia de Carrasco.
1.7.2. Alcance temático El trabajo se limitara al estudio técnico del proceso de remoción de CO2 en la unidad de endulzamiento de la planta Carrasco no se tocaran temas políticos.
1.7.3 Alcance temporal El presente trabajo se desarrollara en un periodo de 6 meses comprendido de agosto a diciembre del presente año. La presente tabla indica un estimado del tiempo requerido para llevar a cabo el trabajo a realizar.
ACTIVIDAD
TIEMPO
Interiorizarse con los equipos y Agosto a octubre procesos y desarrollar un diagnóstico del mismo Desarrollar la propuesta con un Octubre a noviembre simulador HISYS conociendo los pormenores del proceso Realizar ajustes y revisiones del trabajo Noviembre a diciembre
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1.8 APORTE Tomar las previsiones tanto de las actividades como de los recursos para lograr alcanzar los objetivos planteados de este trabajo, planificando y elaborando un plan general propiamente organizado para realizar los reajustes correspondientes para la adecuación de la tecnología propuesta, además de dejar una guía de consultas acerca del proceso de endulzamiento de la planta de carrasco a los estudiantes y personas interesadas en este apartado.
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