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Conocer los sistemas gas-agua as como la formacin de hidratos de gas. Asimismo conocer los diferentes procesos de deshidratacin de gas natural.

UNIDAD 5.- SISTEMAS GAS-AGUA Y PROCESO DE DESHIDRATACIONEl Gas Natural, que se extrae de los pozos, contiene, agua, en estado gaseosos junto con otros componentes de la mezcla de hidrocarburos.Los cambios de presin y temperatura que experimenta el fluido gaseoso hacen en el agua se condense y se deposite en las tuberas y otros recipientes que lo contienen generando problemas tales como:Formacin de Hidratos.- Son slidos blanquecinos, formados por agua e hidrocarburos. Producen taponamiento.- En las tuberas y recipientes impidiendo su circulacin.Entonces es necesario analizar las condiciones a las cuales se pueden formar los hidratos para aplicar correctivos y evitar la formacin.Para ello se utiliza metanol o mono etilenglicol, los cuales bajan el punto de roci e impiden la formacin de hidratos.Peligros de explosin.-Si un bache de agua que se haya formado en la tubera entra en una caldera, habr una explosin.Peligros de explosin.-Si un bache de agua que se haya formado en la tubera entra en una caldera, habr una explosinLa magnitud depende de la cantidad de liquidos que lleguen y de la temperatura que encuentren.El agua, al evaporarse aumenta 1.700 veces su volumen.Los hidrocarburos, que obviamente tambin se pueden condensar, aumenta en menor grado dependiendo de la composicin que tengan.Formacin de cidos.-Cuando hay presencia de CO2 y H2S conjuntamente con agua libre, se forman cidos como el Carbnico, H2CO3 y Sulfrico,H2SO4, que corroen las tuberas y el resto de los componentes metlicos del sistema.Cmo se sabe cuanta agua puede haber en el gas?.Para medir el contenido de agua que transporta el gas natural se utiliza el medidor de punto de roci , capaz medir la temperatura a la cual se condensar fluidos a partir del gas natural . El operador deber a diferenciar cuanto se condensa el agua o hidrocarburos y debe estar en condiciones de garantizar de cual de los lquidos se trata.El punto de Roci de Agua.-Se conoce como punto de roci de agua a la temperatura a la cual se condensa el agua, a determinada presin previamente conocida o establecida.El Punto de Roci a los hidrocarburos.-El operador deber determinar la temperatura a la cual se depositaron los hidrocarburos, indistintamente de que haya tambin agua en la mezcla. Uno de los clculos que ms comnmente se deben realizar es la determinacin y el conocimiento cierto del lugar geomtrico de los puntos de roci y de burbujeo en una mezcla de gas natural. Utilizando el Diagrama de Fases o Envolvente.El comportamiento del agua en los sistemas de hidrocarburos es independiente (Fig. 1) , muestra que el agua es esencialmente inmiscible en los hidrocarburos.La solubilidad del agua en el gas disminuye por incremento de la presin y disminucin de la temperatura.La presin favorece la combinacin del agua con el gas para formar hidratos slidos de gas, an cuando la temperatura este por encima de la temperatura de congelamiento del agua.Fig. 1.- Solubilidad del agua en hidrocarburos

El concepto de presiones parciales es valido solo a presiones de 3 a 4 bar, sin embargo esta ecuacin es valida a presiones cercanas a la atmosfrica pero para presiones diferentes a la atmosfrica hay otras correlaciones.Si se asume que el agua est presente en el gas en la fase liquida y por tanto con equilibrio con el gas.Aplicando la Ley de Dalton de las presiones parciales:

Donde:P = Presin total del sistemaYw = Fraccin molar del agua en la fase gaseosa en condiciones de equilibrio.Pv = Presin del vapor de agua: Xm = 1.0A presin cercana a la atmosfrica la ecuacin es totalmente valida

El contenido del agua en el gas se establece cuando se alcanza la temperatura del punto de roci del gas a una presin dada. Es decir el gas esta completamente saturado de agua (Fig. 2).Esta es la mxima cantidad de agua que el gas puede contener en condiciones especificas.No necesariamente ocurre en condiciones de saturacin sino tambin por debajo de la saturacin, debido a que el gas es comprimido, expandido, calentado, y enfriado, y por tanto no necesariamente se satura en cada punto del sistema.Fig. 2.- Contenido de agua en gas pobre y dulce.

No necesariamente ocurre en condiciones de saturacin sino tambin por debajo de la saturacin, debido a que el gas es comprimido, expandido, calentado, y enfriado, y por tanto no necesariamente se satura en cada punto del sistema.

El contenido de agua en el gas puede determinarse a partir de:

Donde:W = Contenido de agua en el gasWhc = Contenido de agua de parte del hidrocarburo gas (fig.2)W1 = Contenido de CO2 (fig3)W2 = Contenido de H2S (fig. 4)Y = Fraccin molar de hidrocarburos en mezcla del gas. Es la suma de las fracciones de todos los componentes menos CO2 y H2S.Y1 = Fraccin molar de CO2Y2 = Fraccin molar del H2S W = Y Whc + Y1 W1 + Y2 W2Formacin de hidratos.-Los hidratos son compuestos cristalinos slidos parecidos al hielo pero mucho menos denso que el hielo.Su formacin es el resultado de la asociacin de una molcula de Metano, Etano, Butano con seis o siete molculas de agua.Su formacin es gobernada por el tamao de la molcula agregada y su solubilidad en el agua.

1. Solubilidad es una medida de la capacidad de disolverse de una determinada sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente).

DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL.-Consiste en la remocin del agua mediante alguno de los siguientes procesos:La Deshidratacin por Absorcin.-Unidad de Glicol-liquido desecante que absorbe el agua por contacto, usualmente con trietilen glicol.

La Deshidratacin por Adsorcin.- Se realiza mediante lecho seco, torres deshidratadas, que contienen desecantes como el gel de slice y almina activada, para realizar la extraccin.Valores Referenciales de los Requerimientos estndares en tratamientos del Gas Natural.-

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UNIDAD 6.- PROCESOS DE DESULFURIZACIONDescribir los diferentes procesos de desculturizacin de los gases naturales tales como procesos de absorcin y qumicos-

PROCESOS DE DESULFURACIONINTRODUCCION.-La desulfuracin es el proceso de eliminacin del azufre de algo para evitar la contaminacin. Tambin conocido como laHidro desulfuracin o HDS, este proceso qumico reduce las emisiones de dixido de azufre y los convierte en cido sulfrico. El cido sulfrico se utiliza en las bateras de coche y los fertilizantes. El proceso de desulfuracin ms comnmente requerida es del gas natural. Desulfurante adicional es necesaria para los gases de combustin, el carbn y el petrleoExisten dos posibilidades de desulfuracin, sobre el crudo o gas: > A la entrada en la refinera, up-stream, > O sobre los productos de la destilacin, down- stream. La desulfuracin de gas natural es normalmente realizada por adsorcin. Una cama de carbn activado se utiliza como filtro para las tuberas de gas natural. Como el gas natural pasa por la tubera, se ejecuta a travs del carbn activado en un intervalo establecido. El azufre se quede atrs y adsorbidos en el carbn activado. Las pruebas se realizan con regularidad para garantizar los niveles de azufre para permanecer en el nivel aceptable-

Los gases de combustin, es el subproducto de las centrales y se refiere a los gases de escape de la quema de combustibles fsiles. Desulfuracin de gases de combustin, se requiere para reducir la cantidad de dixido de azufre de entrada en el aire. Es un factor importante en la formacin de lluvia cida. Un dispositivo llamado depurador se utiliza para eliminar el azufre de los gases de combustin. Funciona mediante lacombinacin de azufre con cal o piedra caliza para crear un compuesto o mezcla. La lechada se elimina mediante laabsorcin de los purines y convertirlo en yeso, que se utiliza para fabricar paneles de yeso o cemento

La desulfuracin de petrleo trabaja de dos maneras principales. La primera es similar a la desulfuracin de gas natural debido a los filtros de carbn activado tambin que se utiliza. Este mtodo es normalmente slo se utiliza si el aceite es relativamente bajo, a menos de 50 ppm, el nivel de azufre para empezar. El otro mtodo, la desulfuracin microbiana, utiliza el organismo Rhodococcus para eliminar compuestos de azufre, lo que reduce la contaminacin del aire durante el proceso de refinacin.

La adsorcin es un proceso, por el cual una sustancia en un gas o un lquido se une a un slido. La sustancia puede ser un contaminante, denominado adsorbato, que es atrado a la superficie de un slido especial. Adsorcin ocurre naturalmente, pero los industriales han perfeccionado los mtodos de adsorcin para limpiar los residuos peligrosos o purificar el aguapotablepequeas partculas suspendidas en otra fase de la materia, es decir, en el aire como un gas o en el agua como un lquido , aveces se consideran contaminantes. Estas pequeas partculas se pueden separar de esa fase, llamada el adsorbente, paraentrar en una fase diferente. Un material de otra fase, como el carbono slido, de preferencia los objetivos de estas partculas y los bonos del adsorbato a la superficie. El resto del aire o lquido ha sido purificada. Esto difiere de la absorcin de las partculas que nunca cambio de fase, pero entrar en los poros del slido junto con el aire o el agua de acompaamiento.

Los mtodos naturales u orgnicos de adsorcin tienen lugar todo el tiempo. Por ejemplo, el ocano absorbe el dixido de carbono en la atmsfera, que los efectos del clima y la temperatura atmosfrica.

Los primeros humanos seal que si carbonizamos un pedazo de hueso a travs de todo el camino, se podra poner el hueso en las mezclas de alimentos, como agua con azcar, y sera recoger partculas contaminantes que no sern comestibles, por lo que la purificacin de la comida es necesaria. Las partculas de color en nuestro espectro visible, as como aquellos con olores fuertes, son ms fciles de absorber.ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL

Endulzamiento del gas natural.-Tiene como finalidad eliminar el H2S y el CO2 del GaS Natural. En lineas generales, consta de cuatro etapas:Endulzamiento ( se renueva por mecanismo de contacto el HS2 y el CO2)Regeneracin ( Es el complemento del proceso, donde se lleva a cabo la disorcion de los compuestos cidos en la solucin)

Recuperacin del azufre.- (Se transforma del 90 al 97 % del H2S en azufre slido o lquido).Limpieza del Gas de Cola.- ( Continua la remocin del H2S bien sea transformndolo en azufre o envindolo a la unidad recuperadora de azufre).Incineracin.- ( mediante combustin el H2S es convertido en SO2).De acuerdo al tipo de reaccin el proceso de endulzamiento se puede clasificar en:> Absorcin Qumica.- procesos de desculturizacin con soluciones acuosas de animas y carbonatos de potasio.> Absorcin Fsica.- En estos procesos el solvente absorbente el contaminante pero como gas en solucin y sin que se presenten reacciones qumicas.1.- La animas son alcanolaminas son solventes de mayor aceptacin y amplia utilizacin para la absorcin de H2S y SO2 del gas Hbridos.- utiliza una mezcla de solventes qumico y fsicos.Procesos de conversin directa.- El H2S es convertido directamente a azufre sin URA, es un proceso selectivo.Procesos de lecho seco.- Emplea mallas moleculares prefabricadas a partir de aluminosilicatos de metales alcalinos que tiene afinidad por los gases acidos

Endulzamiento del gas natural proceso animas.-Las alcano-animas ms usadas son: Monoetanolamina (MEA), Dietanolamina (DEA),Trietanolamina (TEA), Diglicolamina (DGA) Disipropano-lamina (DIPA) y Metildieta nolamina (MDEA).En este proceso se extraen los gases cidos CO2 y H2s, y se obtiene gas dulce y azufre slido lquido

Conocer los sistemas gas-agua as como la formacin de hidratos de gas. Asimismo conocer los diferentes procesos de deshidratacin de gas natural.

UNIDAD 5.- SISTEMAS GAS-AGUA Y PROCESO DE DESHIDRATACIONCOMO TRATAR EL GAS EL GAS NATURAL ? El gas Natural es una mezcla de hidrocarburos parafinicos (orgnico cuya estructura molecular es una cadena abierta). compuesto principalmente de Metano, Etano, Propano, Butano, y otras impurezas como C02, H2S y Vapor de Agua.

El gas natural tiene que acondicionarse para poder cumplir con los estndares de calidad especificados por las compaas de transmisin y distribucin, dependiendo del diseo del sistema de oleoductos y de las necesidades del mercado que se quiere atender.Problemas que se pueden tener por la presencia de los siguientes compuestos en el gas natural.-

H2S

> Toxicidad por H2S > Corrosin por presencia DE H2S Y CO2> En la combustin se puede formar S02 que es tambin corrosivo y toxico.CO2

Vapor de agua > En el proceso de licuefaccin para su almacenamiento, el CO2 se solidificara interfiriendo en el proceso criognico> Disminucin del poder calorfico del gas> A temperaturas cercanas a la temperatura ambiente y presiones altas formas hidratos de metano que pueden obstruir los gasoductos.> Forman soluciones acidas en presencia de compuestosTratamiento del gas natural.-Es un paso previo a la fase de procesamiento, para eliminar las impurezas que trae el gas natural, como agua, dioxido da carbono (C02). Helio y sulfuro de hidrogeno (H2S)