TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL

Expositores:Callan Salazar, JenniferFigueroa Simon, BruceVelasquez Parraga, DavidZanabria Tirado, Ivan

Introducción

El gas natural es una mezcla de hidrocarburos simples compuesta principalmente de metano (CH4) y otros hidrocarburos más pesados; además también puede contener trazas de nitrógeno, bióxido de carbono, ácido sulfhídrico y agua.

El procesamiento del gas son los procesos industriales que transforman el gas natural extraído del subsuelo en:

Gas Seco o Gas Natural Comercial GN

Gas Licuado de Petróleo GLP

Introducción (Cont.)Dependiendo de su origen se clasifica en:

• Es el que se extrae junto con el petróleo crudo y contiene grandes cantidades de hidrocarburos como etano, propano, butano y naftas.

Gas asociado

• Es el que se encuentra en depósitos que no contienen petróleo crudo.

• Hay dos formas principales de transportar gas seco (gas natural comercial) de los centros productores al mercado de consumo, por gasoductos o en forma de Gas Natural Licuado (GNL).

Gas no asociado

Introducción (Cont.) Componentes del gas natural antes de ser procesado:

Etapas del Procesamiento del Gas Natural

Métodos de Deshidratación: Desecantes Líquidos: Glycol Aumentar el poder calorífico

Desecante Sólidos: Alúmina, sílica gel, tamices moleculares. Se caracterizan por tener estructura porosa. Alta afinidad por aguaPueden secar gas natural hasta menos d e0.1 ppm de agua con un punto d erosión de -150ªF.

Refrigeración con Expansión.- Emplea el método Joule Thompson (expansión isotèrmica).Cloruro de Calcio: El Cloruiro calcio Anhidro abosrbe 1 lbm de agua por Lb mol de CaCl2.

Deshidratación del Gas Natural

Es un proceso mediante el cual se

remueve el agua del GN y

dependiendo de la tecnología empleada.

El contenido de agua del gas ya

deshidratado puede ir desde 7 lb/MMSCF

hasta partes por millón.

Los principales procesos

empleados son: Absorción: Usando trietilenglicol.Adsorción: Usando tamices moleculares (alumino-silicato de calcio-sodio).

Deshidratación del Gas Natural (Cont.)

Es un proceso mediante el cual se remueve el agua del

GN y dependiendo de la tecnología empleada.

El contenido de agua del gas ya deshidratado

puede ir desde 7 lb/MMSCF hasta partes

por millón.

Los principales procesos empleados

son: Absorción: Usando trietilenglicol.Adsorción: Usando tamices moleculares (alumino-silicato de calcio-sodio).

Deshidratación del Gas Natural

El gas natural está saturada

con agua, el cual debe ser retirada

para latransmisión de

gases

Los deshidratadores de Glicol son los

equipos más empleados pararetirar agua del

gas. (Existen decenas de miles)

La mayor parte de ellos emplean

trietilen glicol (TEG)

Objetivos de la Deshidratación

OBJETIVOS DE LA DESHIDRATACIÓN

Se deshidrata el gas natural para prevenir

la formación de hidratos y al corrosión.

La deshidratación, se realiza para prevenir la formación

de hidrato y como congelación potencial.)

Así como la corrosión en la recolección de gas, sistema de transmisión o planta de

tratamiento.

Hidratos en el Gas Natural

Los Hidratos de GasNatural son compuestoscristalinos sólidos queconsisten de una moléculade gas rodeada por uncage de moléculas de agua.

Estabilidad de los hidratos

El interés comercial de los hidratos de gas viene, en gran parte, justificado por la, a primera vista, insospechada estabilidad de los mismos.

Sabemos que las condiciones en algunos lugares continentales, así como en el fondo del mar, hacen posible, como atestigua la experiencia, la existencia de hidratos de gas.

Deshidratación por absorción de gases con Glicol

Deshidratación por absorción de gases con Glicol (Cont.)

Deshidratación por absorción de gases con Glicol (Cont.)

Deshidratación por absorción de gases con Glicol (Cont.)

Deshidratación por absorción de gases con Glicol (Cont.)

Deshidratación por absorción de gases con Glicol (Cont.)

Diagrama de flujo de una planta de deshidratación con Glicol

Absorción de Gases

Es una operación de transferencia de materia

en la cual un vapor soluble se absorbe

desde su mezcla con un gas inerte por medio de un liquido en el que el gas (soluto) es más o

menos soluble.

La desorción:Consiste en que un soluto se remueve de un líquido poniendo este último en contacto con un gas inerte (inversa a la absorción) y también es conocida como desorción de gases o eliminación.

¿Qué es una torre empacada?

Es un aparato que se utiliza con frecuencia en la absorción de gases, el aparato consiste en una torre o columna cilíndrica equipada con una entrada de gas y un espacio de distribución en la parte inferior; una entrada de liquido y un distribuidor en la parte superior: salidas para gas y liquido por la parte superior e inferior y una masa soportada de cuerpos sólidos inertes.

Absorción de Gases

Absorción de Gases

¿Cómo se clasifican los empaques de la torre? Se clasifican en tres: aquellos que son cargados de forma aleatoria en la torre, los que son colocados a mano y aquellos que se conocen como empaques ordenado o estructurado.

Diagrama de flujo de una planta de deshidratación con Glicol

¿De qué tamaño son las unidades de empaque ordenado? Son de tamaños comprendidos entre unidades de 50 a 200 mm.

¿De qué material se construyen los empaques aleatorios?Se construyen con materiales inertes y baratos tales como la arcilla, porcelana o diferentes plásticos.

Este es uno de los procesos de mayor utilidad, generalmente en este proceso se utiliza los glicoles y el metano. El proceso consiste en remover el vapor de agua de la corriente de gas natural, por medio de un contacto líquido.

Descripción del Proceso de Deshidratación del Gas Natural

Descripción del Proceso de Deshidratación del Gas Natural (Cont.)

• El proceso de absorción puede ser llevado a cabo tanto en una torre de platos como en una empacada.

• Generalmente, en el caso de una torre de platos se requieren de 6 a 8 etapas para obtener una especificación de 7 lb H2O/MMscf.

• Dependiendo de la especificación de “water dewpoint”, los contactores se encuentran generalmente entre 6-12 platos.

• Para contactores de diámetros pequeños (< 1 ft) se recomiendan empaques, mientras que para columnas más grandes se recomiendan platos de campanas de burbujeo o perforados.

• La temperatura del contactor está usualmente limitada a 38ºC. Una temperatura más baja ayudaría a reducir las pérdidas por evaporación del solvente y el contenido de agua en el gas procesado.

Descripción del Proceso de Deshidratación del Gas Natural (Cont.)

Descripción del Proceso de Deshidratación del Gas Natural (Cont.)

• Debido a la alta viscosidad del glicol se puede establecer una temperatura de operación de 10ºC como el límite más bajo.

• Después del proceso de absorción, la solución de glicol es enviada a un separador trifásico en donde los hidrocarburos líquidos arrastrados y el gas disuelto son separados, seguidos por una etapa de filtrado para retirar partículas sólidas.

Descripción del Proceso de Deshidratación del Gas Natural (Cont.)

• El solvente es regenerado por destilación en una columna generalmente rellena con empaques, y es enfriado en el tope por un serpentín a través del cual circula la solución de glicol.

• El reflujo generado por los vapores que condensan ayuda a reducir las pérdidas de glicol.

• En este tipo de torres se emplean algunas veces platos en unidades de gran capacidad.

Descripción del Proceso de Deshidratación del Gas Natural (Cont.)

Descripción del Proceso de Deshidratación del Gas Natural (Cont.)

• Del esquema de la planta, se puede observar que la deshidratación del gas natural demanda una alta pureza del solvente reciclado, y este grado de pureza se puede lograr bajando la presión y aumentando la temperatura en la etapa de regeneración.

• La temperatura de esta etapa se debe mantener por debajo de un límite aceptable para la descomposición del glicol.

• Para el caso del ejemplo, se lograba alcanzar un contenido de agua de 35 g/1000 Sm3 en el gas procesado.

• Si se incrementa la recirculación de solvente se podría alcanzar un contenido de agua de 20 g/1000 Sm3.

Características del Absorbente

• El líquido que sirve como superficie absorbente debe cumplir con una serie de condiciones, como por ejemplo:

• 1.- Alta afinidad con el agua y debe ser de bajo costo,• 2.-Poseer estabilidad hacia los componentes del gas y bajo

perfil corrosivo,• 3.-Estabilidad para regeneración

Características del Absorbente (Cont.)• 4.- Viscosidad baja• 5.- Baja presión de vapor a la temperatura de contacto,• 6.- Baja solubilidad con las fracciones líquidas del gas natural• 7.- Baja tendencia a la formación de emulsiones y producción

de espumas.

Características del Absorbente (Cont.)

Características del Absorbente (Cont.)• Los glicoles son usados corrientemente en torres de

absorción, ya que permiten obtener temperaturas inferiores al punto de rocío, las pérdidas de vapor son menores que las obtenidas con otros compuestos. Pero el TEG no debe utilizarse a temperaturas inferiores a 50 F, ya que se incrementa mucho la viscosidad. El EG y DEG se utilizan con frecuencia inyectados en la corriente de gas, tanto en los procesos de refrigeración y expansión. Ninguno de los dos

debe usarse a una temperatura menos a 20 F.

Equipos Utilizadosa) Torre de Absorción. Una torre de absorción puede estar constituida por

platos con copa (se usa cuando el flujo de líquido es bajo y el gas alto) o pueda estar empacada. El número de platos, con lo cual debe de estar conformado una torre de absorción se determina a través de equilibrios dinámicos.

b) Rehervidor. La fuente de energía de un equipo rehervidor puede ser de fuente directa o indirecta.

c) Filtros En el caso del glicol, los filtros de mayor uso son filtros tipo tamizd) Bombas. Las bombas de desplazamiento positivo son las que más se usane) Acumulador de Glicol. Este acumulador debe de estar provisto de un nivel

de líquido y de un aparato para determinar la temperatura del glicol pobre.

Variables de OperaciónEsta va a depende principalmente de las siguientes variables:

a. La Concentración del Glicol La cantidad de glicol en la torre de absorción es una de las variables que mayor influencia ejerce en el proceso de deshidratación. La importancia de este parámetro, es que el punto de rocío del agua en el glicol puede ser controlado mediante los ajustes de concentración del glicol. La concentración del glicol depende de la eficiencia de liberación del agua en el regenerador.

b. La Tasa de Flujo del Glicol. Las plantas de glicol por lo general utilizan una tasa de circulación de 2 a 4 galones de TEG / lb de agua extraída.

c. El Número de Platos. Este parámetro y la concentración del glicol son variables que dependen entre si. Si se fija el número de platos y la tasa de circulación, entonces la eficiencia del proceso de deshidratación solo dependerá de la concentración del glicol.