Estrategias para manejar

cambios en las condiciones de

gas de alimentación

LNG – Gas Venta – Amoníaco

Jorge Rodriguez, BASF Argentina

Stephan Herwig, BASF AG Alemania

John Gunnerson, BASF Corp

2º Jornadas Técnicas sobre Acondicionamiento del Gas Natural

IAPG – Calafate – ArgentinaIntermediates

2

Intermediates

Por qué se involucra el proveedor de solvente ?

Solvente Servicio de diseño y operación

Solución del proveedor para

Tratamiento de gas

3

Intermediates

Proveedor de solvente :

Provisión de datos de Diseño básico y garantías de proceso

- Balance de Materia y Calor- Descripción del proceso- Filosofía de control- Dimensionamiento de Columnas- Cargas térmicas de intercambiadores- Procedimientos de puesta en marcha- Procedimientos analíticos - Asistencia en selección de materiales – otrosAsistencia de operación y optimización

Contratista FEED (Front End Engineering Design)

Contratista de EPC

Puesta en Marcha

Garantías

Operación

Rol del proveedor en el diseño y operación de plantas de tratamiento

4

Intermediates

Centros de producción solventes tratamiento de gas

Oficinas servicioTecnológico

Hong Kong

Buenos Aires

Geismar

Ludwigshafen

Houston

MelbourneMelbourne

BASF como proveedor de solucionesPara tratamiento de gas

Singapore, warehouse

Jakarta

producción Integrados

ventas

Presencia global de BASF

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Intermediates

LNG

NGL

LNG y Gas de Venta

Unidad de remoción de gas ácido

gas natural

CO2

H2S

Unidad de glicol,Tamiz molecular

H2O

Enfriamiento, Liquefacción

NH3, syngas

Reforming=> N2, H2, CO, CO2

H2O

aire

Unidad de remoción de gas ácido

CO2

Síntesis N2 + H2 => NH3

Amoníaco

Aplicación de tecnologías de tratamiento de gas

Gas Ventas

gas natural

H2

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Intermediates

A fin de cubrir :

- Posibles mayores cargas ácidas / cargas de gas - Imprecisión de diseño

- Unidad multi-solvente

se adopta un diseño sobredimensionado basado en

- tecnologías de proceso genéricas

- herramientas de diseño genéricas

que permiten trabajar con grandes márgenes

pero muy alejado del punto de operación real

Diseño versus realidad Opción 1 : Diseño sobredimensionado

7

Intermediates

A fin de reducir :

- Costos de Inversión (CaPex)- Costos de operación (Opex)

se adopta un diseño mas ajustado basado en

- Tecnologías de proceso más eficientes

- Herramientas de diseño mas confiables

que permiten evitar el sobredimensionamiento

pero limitando la flexibilidad de operación

Diseño versus realidad Opción 2 : Diseño ajustado

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Intermediates

Pero las condiciones reales pueden ser diferentes por:

Condiciones iniciales de alimentación de gas real muy diferente al diseño

Variación de las condiciones de alimentación a lo largo del ciclo de vida

Condiciones de borde diferentes a las de diseño(T ambiente, T fluido calefactor, P salidas, etc)

Gas mezcla variable de pozos de diferente composición.

Impurezas no esperadas en el gas ( HHC , O2 , etc)

Diseño versus realidad Desviaciones al diseño

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Intermediates

A) La unidad puede operar pero fuera del rango de diseño

- Operación inestable muy por encima o por debajo .

- Mayor consumo específico de energías

B) O no puede operar en el punto requerido :

- No puede alcanzar las especificaciones

Menor capacidad de tratamiento disponible Pérdidas de producción Multas por fuera especificación

Diseño versus realidad Impacto de las desviaciones

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Intermediates

Consecuencias del cambio en

las condiciones del gas de alimentación

parámetros del gas de alimentación que impactan el la operación :

- Caudal

- Presión parcial de CO2 (acidez)

- Presión

-Temperatura

-contenido de agua

-Composición

- Impurezas

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Intermediates

Consecuencias del cambio en

las condiciones del gas de alimentación

Condiciones del operación significativamente distintas a las de diseño pueden llevar a:

Gas tratado fuera de especificación :- por saturación del solvente (capacidad)- por velocidad de absorción muy baja (nro platos)

Excesivo consumo de energía específica

Problemas de operación , ej. : - Espuma - Arrastre- Inundación, lagrimeo, mala distribución.

Es vital optimizar la operación bajo las condiciones reales de proceso.

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Intermediates

Ejemplo real de

operación con sobrediseño

Condiciones Diseño Operación

Max

Operation

Min

Caudal gas alimentación, ton/hr 640 650 200

CO2 en alimentación, mol% 1.0 - 2.0 0.35 0.2

Presión gas alimentación, barg 65 65 30

CO2 en el gas tratado, ppmv 50 30 2

Parámetros de operación

CO2 removido [kmol/hr] . sobre diseño

700

100%

127

18%

22

3%

Temp Absorbedor – Superior oC

Inferior oC

41

40.5

29

33.5

25

34

Dramática falta de energía absorción

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Intermediates

Cantidad de gas ácido mucho menor que diseño

Menor calor generado en el

absorbedor

=> Baja temperatura

= Cinética de absorción lenta

Puede “apagarse” la

reacción

Si menor circulación de solvente=> Inadecuada distribución en las columnas.

= Insuficiente transferencia de masa.

Mayor Energía específica

en el rehervidor

Mayor OPEX

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Intermediates

Cantidad de gas ácido mucho mayor que diseño

Si mayor circulación excesivo

Mayor Coabsorción hidrocarburos

espumado

Inundación o arrastre.

Mayor requerimiento

energía regeneración

Limitacion reboiler Hidráulica Condensador

Si Caudal de circulación limitado = insuficiente

=> No se alcanzan las especificaciones

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Intermediates

Optimización del proceso

Posibilidades por una optimización:

1. Optimización de Parámetros de operación

2. Modificación de solvente

3. Modificación de equipamiento

=> Acertada predicción con simulador confiable

=> Experiencia en campo

=> Adecuada interpretación de los resultados.

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Intermediates

1. Optimización de Parámetros de operación

El punto óptimo de operación es el que permite una operación con:

- Bajo consumo de energías- Bajo mantenimiento y consumos de solvente- Operación estable y sin inconvenientes.

Mediante un ajuste integrado de : - Caudal de circulación y concentración del solvente

- Temperaturas y presiones

Optimización del proceso

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Intermediates

2-a. Modificación de solvente:

Modificación de la relación entre componentes.

Ejemplo típico : aMDEA = MDEA + sistema activador

- Aumentar o disminuir la relación MDEA / Sist. Activador

para ajustar cinética y consumo específico de energías.

Optimización del proceso

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Intermediates

activador + CO2

activador

MDEA + H2O

MDEAH+ + HCO3-CASO aMDEA

CO2

Absorción Rápida

CO2 MDEAH+ + HCO3-MDEA+H2O+

Fase LIQUIDAFase GAS

CO2

MDEAH+ + HCO3-

MDEA + H2O

Absorción Lenta

aMDEA® Mecanismo de absoción

CASO MDEA pura

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Intermediates

2-b: Modificación de solvente:

Selección de un nuevo tipo de solvente.

Ejemplos típicos :

-Mayor Selectividad H2S / CO2 (Ej : MDEA => sMDEA)

-Resistencia al oxígeno ( Ej : Etanolaminas => Puratreat)

-Baja presión gas alimentación ( Ej : Etanolaminas => ADEG)

-Mayor velocidad de absorción (Ej : MDEA => aMDEA)

Optimización del proceso

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Intermediates

3. Modificación de equipamiento

Es inevitable si las opciones anteriores no dan resultado apuntando a eliminar los cuellos de botella .

Lo usual es : - Cambio de internos de columnas - Modificación de bombas - Cambio o complementación de intercambiadores.

En algunos casos viene acompañada de un cambio en el solvente para minimizar las modificaciones.

Para optimizar las modificaciones es importante disponer de un simulador confiable y experiencia en campo que permita el adecuado análisis de sus resultados .

Optimización del proceso

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Intermediates

Conclusión

Evaluación profunda del proceso

Predicción con simulaciones detalladas

Optimización Parámetros

Modificaciones Equipamiento

Modificación Solvente

Nuevo punto de operación

Circulación solvente,

temperaturas…

Ajuste de componentes ó reemplazo

Internos columnas, bombas, cañerías, intercambiadores

Interpretación de los resultados

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Intermediates

Gracias por vuestro Gracias por vuestro tiempotiempo!!

Endulzamiento de gas :

Estrategias para manejar cambios en las condiciones de gas de alimentación

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