Post on 25-Oct-2015
En todo gas natural existe un conjunto de pares de valores En todo gas natural existe un conjunto de pares de valores PP--T a partir de los cuales el agua contenida comienza a T a partir de los cuales el agua contenida comienza a pasar de su estado de vapor al estado lpasar de su estado de vapor al estado lííquido quido (condensaci(condensacióón). Ann). Anáálogamente sucede con los logamente sucede con los hidrocarburos pesados contenidos en el gas.hidrocarburos pesados contenidos en el gas.
Se denomina Punto de RocSe denomina Punto de Rocíío a aquella temperatura a la o a aquella temperatura a la cual aparece la primera gota lcual aparece la primera gota lííquida.quida.
La representaciLa representacióón grn grááfica de dicho conjunto de puntos, nos fica de dicho conjunto de puntos, nos muestra las curvas de puntos de rocmuestra las curvas de puntos de rocíío de agua y la de o de agua y la de hidrocarburos de un determinado gas natural.hidrocarburos de un determinado gas natural.
PUNTO DE ROCIO DE AGUA E HIDROCARBUROS
HydrateFormationCurve
Lhc+Lw+G+H
HydrocarbonPhase Envelope
WaterDewpointCurve
Lhc+G
Lhc+Lw*G
Lw+G
G
Pres
sure
Temperature
Phase Phase behaviorbehavior of waterof water--natural gas mixtures: usual casenatural gas mixtures: usual case(after Maddox and (after Maddox and ErbarErbar , 1983), 1983)
A
DESHIDRATACION DE GAS NATURAL
• OBJETIVOS:
–Prevenir la formación de hidratos.–Cumplir con los requerimientos del
gasoducto.–Prevenir la corrosión.
HIDRATOS(COMPLEJOS CRISTALINOS: AGUA - HIDROCARBUROS)
«estructura de jaula» donde la malla fundamental está constituida por moléculas de agua apuntaladas por moléculas de hidrocarburos
ocupando las cavidades• CONDICIONES PARA SU FORMACION:
– Agua libre ( ej. 5¾ H2O:CH4, 17 H2O:C3H8) – Temperaturas menores que la de formación de hidratos a la correspondiente
presión de operación (Bajas Temperaturas - Altas Presiones)• FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE FORMACION:
– Composición del gas.– Altas velocidades.– Pulsación de presión.– Pequeños cristales.– Existencia de lugares apropiados.
CONDICIONES PARA LA FORMACION DE HIDRATOS
PRESIONPRESIONPARA LAPARA LA
FORMACIONFORMACIONDE HIDRATOSDE HIDRATOS
kPakPa ((absabs))
0 5 10 15 20 25 3017ºC
TEMPERATURA TEMPERATURA °°CC
30000
20000
10000
5000
1000
500
100
Metano
0,6 Dens,. Rela
t.
0,70,8
0,91,0
HIDRATOS(COMPLEJOS CRISTALINOS: AGUA - HIDROCARBUROS)
• ACCIONES PARA EVITAR SU FORMACION:– Modificar condiciones de presión.– Llevar el punto de rocío de agua por debajo de la temperatura de operación
(deshidratación).– Introducir sustancias que bajan la temperatura de formación de hidratos
(inhibición).
• METODOS CORRECTIVOS (cuando se ha formado el hidrato):– Elevación de la Temperatura en el lugar de formación.
– Variación de la Presión en la cañería (despresurizar).
– Introducir sustancias inhibidoras de formación de hidratos.
AbsorciAbsorcióón:n: con un lcon un lííquido higroscquido higroscóópico con el cual se pone en pico con el cual se pone en ííntimo contacto la corriente de gas. ntimo contacto la corriente de gas. El vapor de agua, presente en un gas serEl vapor de agua, presente en un gas seráá "absorbido" por una "absorbido" por una
solucisolucióón mientras la presin mientras la presióón parcial del vapor de agua en el gas en n parcial del vapor de agua en el gas en contacto con la solucicontacto con la solucióón, exceda la presin, exceda la presióón de vapor del agua en la n de vapor del agua en la solucisolucióón.n.
AdsorciAdsorcióón:n: con un lecho de material scon un lecho de material sóólido de estructura porosa lido de estructura porosa por el cual se hace circular la corriente de gas.por el cual se hace circular la corriente de gas.El adsorbente retendrEl adsorbente retendráá en forma selectiva sobre su superficie, agua en forma selectiva sobre su superficie, agua y/o hidrocarburos, hasta su saturaciy/o hidrocarburos, hasta su saturacióón, mediante fuerzas n, mediante fuerzas intermoleculares. Sobre la superficie activa del desecante tambiintermoleculares. Sobre la superficie activa del desecante tambiéén n actactúúan fenan fenóómenos de polaridad, difusimenos de polaridad, difusióón y condensacin y condensacióón. n.
DESHIDRATACION - Métodos
ABSORBENTESMOH EOH MEG DEG TEG
Formula CH3OH CH3CH2OH HOC2H4OH HOC2H4O- -C2H4OH
HO(C2H4O)2--C2H4OH
Peso Molecular 32 46,1 62,1 106,1 150,2
Densidad Relat. a 25°C
0,792 0,785 1,11 1,113 1,119
Pto. Ebullición a 760 mmHg (°C)
64,7 78,4 197,3 244,8 285,5
Tensión Vapor a 25°C (mmHg)
122 55 0,12 0,01 < 0,01
Pto. Congelación a 760 mmHg (°C)
-97,8 -112 -13,3 -8,3 -7,2
Viscosidad Abs. a 25°C (cp)
0,56 1,1 16,5 28,2 37,3
Pto. de Flash PMCC (°C)
116 124 204
Pto. Inflamación C.O.C. (°C)
118,5 143,3 165,6
Temp. Descomposición a 760 mmHg (°C)
165 164 207
UNIDADES DESHIDRATADORAS DE GAS CON TEG:
• DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO– Absorción
• Del agua contenida en el gas con circulación contra corriente de “TEG”, en una torre con internos de platos o relleno
– Recuperación• Del “TEG”, a presión atmosférica con calentamiento
suficiente para evaporar el agua y llevarlo a la concentración requerida por el proceso de absorción.
Punto de Rocío de Agua en equilibrio
con distintas concentraciones
de TEG
Temperatura de contacto (Temperatura de contacto (°°CC))
Punto de RocPunto de Rocíío de Aguao de Agua((°°CC))
%w%w TEG
TEG
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
90 95 9697
98
99
99,5
99,7
99,8
99,9
99,95
99,97
• PARAMETROS DE DISEÑO DE LOS EQUIPOS• Separador de entrada:
– condiciones del gas de entrada• Columna:
– Condiciones del gas de entrada– Caudal y concentración de glicol– Tipos de internos (Platos o relleno)– Eficiencia de los platos– Plato chimenea
• Expansor: – vertical/horizontal– temperatura de operacion– tiempo de residencia del liquido– venteos seguros
UNIDADES DESHIDRATADORAS DE GAS CON TEG:
– Filtros: • succión de bomba • de partículas y carbón activado
– Intercambiador gas-glicol: • temperatura de aproximación
– Intercambiador glicol-glicol:• máxima temperatura de bombeo
– Regenerador: • condensador• Columna despojadora• gas de stripping
UNIDADES DESHIDRATADORAS DE GAS CON TEG:
Circulaciónde TEG 95
90
85
80
75
70
65
60
55
RemociRemocióón de Agua (% n de Agua (% en peso)en peso)
(para N = 1)(para N = 1)
99,9
99,5
99,0
98,5
%w%w TEG TEG
CirculaciCirculacióón de TEG (n de TEG (m3TEGm3TEG//kgkg H2O)H2O)0 ,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05 0,055
00 11 22 33 44 55 66 77
11
22
33
44
55
66
77
88
99
1010
1111
1212
88
5555°°FF
6565°°FF
7575°°FF
8585°°FF
9595°°FF
105105°°FF
Depresión dePunto de Rocío
GAL TEG/LB H2O ABSORBIDAGAL TEG/LB H2O ABSORBIDA
CANTIDAD DE PLATOSCANTIDAD DE PLATOSO PIES DE ALTURAO PIES DE ALTURADE RELLENODE RELLENO
PLATOS O RELLENOS REQUERIDOSPLATOS O RELLENOS REQUERIDOSDESHIDRATACIONDESHIDRATACIONCON TEGCON TEG
Gas de Stripping
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
m3 Gas / m3 TEGm3 Gas / m3 TEG
%w%w TEG TEG
100
99,9
99,8
99,7
99,6
99,5
99,4
99,3
88,2
99,1
99,0
N = de platos de equilibrio N = de platos de equilibrio teteóóricos por sobre el ricos por sobre el reconcentradorreconcentrador de TEGde TEG
N = 0N = 0
N = 1N = 1N = 2N = 2
N = 3N = 3
• CONDICIONES QUE AFECTAN EL DISEÑO Y LA OPERACION
– Temperatura del gas de entrada.– Presión del gas de entrada.– Caudal y composición del gas.– Temperatura del Glicol que entra a la columna.– Concentración del glicol que entra a la columna.– Número de platos de la columna.– Caudal de circulación del glicol.
UNIDADES DESHIDRATADORAS DE GAS UNIDADES DESHIDRATADORAS DE GAS CON TEG:CON TEG:
DESHIDRATACIONDESHIDRATACIONCON TEGCON TEG
INFLUENCIA DE LAINFLUENCIA DE LATEMPERATURA DEL GASTEMPERATURA DEL GAS
BASE: BASE:
1MMSCMD1MMSCMDMW = 17,4MW = 17,4P = 70,3 P = 70,3 KgKg/cm/cm22 ((absabs))Agua a la salida: 65mg/SmAgua a la salida: 65mg/Sm33
74
47
2712
01020304050607080
20 30 40 50
Temperatura del gas (°C)
Agu
a a
extr
aer (
l/h)
10,5
1,6
6,5
0,62,2
0,50
2
4
6
8
10
12
20 30 40 50
Temperatura del gas (°C)
Cau
dal d
e TE
G (G
PM)
99,5
99,198,6
97,8
96,597
97,598
98,599
99,5100
20 30 40 50
Temperatura del gas (°C)
Con
cent
. de
TEG
(%)
6 platos
5 platos
CONSIDERACIONES OPERATIVAS• PERDIDAS DE GLICOL
– Arrastre de gotas en el gas de salida– Pérdidas en la columna despojadora– Como vapores en el gas de salida
• DESCOMPOSICION DEL TEG– Temperatura máxima 400°F ~ 204°C
• EFECTOS DE LA CONDICION DEL GAS DE ENTRADA– Aceites– Hidrocarburos líquidos– Sales– Otros sólidos– Temperaturas muy bajas
UNIDADES DESHIDRATADORAS DE GAS CON TEG:
EJEMPLOAlimentaciónQ= 1 MMSCMDP= 70,4 kg/cm2 (a) = 1000 psia.T = 38 ºC = 100 °FM = 17,4 SG = 0,6Contenido de agua: 61 lb/MMSCFRequerimientoAGUA < 65 mg/ Sm3 = 4,0 lb/ MMSCF ( -8 ºC = +18 ºF)DEPRESION DE PUNTO DE ROCIO = 100 ºF - 18 ºF = 82 ºFSelecciónCantidad de platos: 6Circulación: 3 gal TEG/lb H2OConcentración requerida: 99,2 % (TEG POBRE)(Asumiendo 20 ºF de aproximación en el último plato)
UNIDADES DESHIDRATADORAS DE GAS UNIDADES DESHIDRATADORAS DE GAS CON TEG:CON TEG:
DESHIDRATACION POR ADSORCIONDESHIDRATACION POR ADSORCION
Transferencia de MasaTransferencia de Masa
CH3OH,H2S, CO2if present
INLETINLET
BBEEDD
LLEENNGGTTHH
EXITEXIT
DRYNG
START
SATURATION
Multicomponentadsorption zonesH2O
C6+
C5
C4
C3
C2
C1
H2O
C7+
C6
C5
C4