DIPLOMADO OPERADORES EN PL ANTA DE GAS MODULO V PROCESO DEL GAS III
TAREA: UN POCO DE TERMODINÁMICA 1. INTR INTRO ODUCCION ION
La mayoría del gas natural proveniente de yacimientos se procesa para eliminarle los hidrocarburos líquidos más pesados. Éstos, comúnmente llamados líquidos del gas natural (LGN, en ingls NGL!, incluyen etano, propano, butanos, y gasolina natural (condensado!. La recuperaci"n de los componentes NGL en el gas no s"lo se reali#a como mtodo de control del punto de rocío de la corriente de gas natural, sino tambin como una $uente de ingresos, ya que los LGN generalmente tienen un valor más alto como productos separados que como parte de la corriente de gas natural. Las $racciones LGN más livianas, como el etano, el propano y los butanos, pueden venderse como combustibles o materias primas de re$inerías y plantas petroquímicas, mientas que las porciones más pesadas pueden utili#arse como cortes en el bl ending de na$tas. %&isten %&isten varios procesos procesos para recuperar LGN pero los más comunes comunes son los de compresi"n, compresi"n, absorci"n, absorci"n, adsorci"n, y re$rigeraci"n criognica (o turboe&pansi"n!. %l proceso de re$rigeraci"n criognica es el tipo de recuperaci"n de LGN más avan#ado a van#ado que se utili#a hoy en día. 'ombina altos niveles de recuperaci"n (generalmente permite la recuperaci"n total de propano y componentes más pesados y entre el ) y el *)+ del etano! con baos costos de capital y $ácil operaci"n. -in embargo, es menos atractivo en el caso de procesamiento de gases muy ricos ya que estos pueden tratar tratarse se median mediante te re$rig re$rigera eraci" ci"n n simple simple o donde donde los produc productos tos livian livianos os de LGN (' y '/! no son comerciali#ables. 2.
OBJETIVOS
EXPANSION EXPANSION ISOENTALPICA
%n una planta turbo0e&pander, el chiller o la válvula 102 de los procesos de re$rigeraci"n simple se reempla#an por una turbina de e&pansi"n. 3 medida medida que el gas entrante se e&pande, le entrega trabao al ee de la turbina por lo que se reduce la entalpía del gas. %sta disminuci"n de la entalpía causa una mayor caída de temperatura que la que se obtendría mediante una e&pansi"n 1oule02hompson simple (a entalpía constante!. La turbina puede estar conectada a un compresor, el el cual recomprime el gas con una s"lo una peque4a prdida en la l a presi"n global. %sto genera una presi"n más elevada del gas tratado, que puede aumentarse hasta la especi$icaci"n de transporte en gasoducto mediante una segunda etapa de compresi"n.
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3 pesar de que e&isten muchas variantes en el dise4o de plantas de turbo e&pansi"n, la mayoría de las mimas tiene el mismo diagrama básico que el que se muestra a continuaci"n.
%l gas de entrada se en$ría primero en un intercambiador gas5gas de alta temperatura y luego en un en$riador con propano (chiller!. La alimentaci"n de gas parcialmente condensado se envía a un separador. %l líquido del separador se alimenta a la desmetani#adora, el gas se en$ría aún más en el intercambiador gas5gas de baa temperatura y se alimenta a un segundo separador $río. %l gas del separador $río se e&pande a travs de la turbina hasta la presi"n de la desmetani#adora, que generalmente varía entre 6)) y 7)) psia (8,9 y :, atm!. %l turbo e&pander produce simultáneamente en$riamiento y condensaci"n del gas, y trabao útil que puede utili#arse para recomprimir el gas de sal ida. Generalmente entre el 6) y el 6 + del gas alimentado se condensa en el separador $río, a temperaturas entre 06 y ) ;'. La turbina disminuye la presi"n del gas de entrada (generalmente 8)) a *)) psia, o sea 7) a 8) atm! hasta la presi"n de la desmetani#adora. Las temperatura típica del gas que ingresa a la desmetani#adora es 0 a 08 ;', lo su$icientemente baa como para que una parte importante del etano se encuentre licuado. La columna desmetani#adora es una columna de destilaci"n de baa temperatura que reali#a la separaci"n entre metano y etano. %l metano y los componentes más livianos que l, como el nitr"geno, son los principales productos de cabe#a de la torre, mientras que el etano y los componentes más pesados, como el propano, butanos, e hidrocarburos más pesados, son los principales componentes del $ondo de la columna. La relaci"n molar de metano a etano en el producto de $ondo es típicamente ),)6 a ),)/.
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para producir corrientes de etano, propano, butanos, y gasolina natural. La temperatura de $ondo del producto se encuentre $recuentemente por debao de la temperatura ambiente, entonces el gas de alimentaci"n puede utili#arse como medio de trans$erencia de calor en el reboiler. %sto representa mayor re$rigeraci"n de la alimentaci"n y origina rendimientos más altos de recuperaci"n de etano, generalmente 9)+. %l producto de cabe#a de la desmetani#adora, luego de intercambiar calor con el gas de entrada, se recomprime a la presi"n de gasoducto y se vende como gas residual.
Los procesos criognicos solo pueden utili#arse de la presi"n de gas luego de la e&pansi"n es su$icientemente alta para que transcurra la condensaci"n de los componentes más pesados. -in embargo, si el gas llega a baa presi"n (digamos menos de ) atm!, debe utili#arse re$rigeraci"n mecánica e&terna para en$riarlo hasta la temperatura especi$icada. =or otro lado, si el contenido del LGN del gas es relativamente bao (menos de ,0/ G=> galones por mil pie cúbicos!, basta con auto0 re$rigeraci"n (intercambiador gas5gas!. -in embargo, para alimentaciones moderadamente ricas (?/G=>!, debe considerarse la re$rigeraci"n mecánica para obtener alta recuperaci"n de etano de $orma más econ"mica. N"tese que en esta aplicaci"n, se requiere una deshidrataci"n aguas arriba del gas para prevenir la $ormaci"n de hidratos. La tcnica generalmente utili#ada es la deshidrataci"n sobre lecho s"lido. 3lgunas veces, se agregan peque4as cantidades de metanol o glicol antes del turbo e&pander.
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