Deshidratación por absorción

Ingeniería de Producción de Gas Natural I

Deshidratación

La deshidratación del gas natural se define como la remoción del agua en forma de vapor que se encuentra asociada con el gas desde el yacimiento. Este proceso es necesario para asegurar una operación eficiente en las líneas de transporte de gas. Los niveles hasta donde se puede deshidratar dependerán del propósito o destino que se tenga para ese gas.

La deshidratación del gas natural puede hacerse con el siguiente proceso:

La absorción de gases es una operación unitaria mediante la cual los componentes solubles de una mezcla gaseosa se disuelven en un líquido. La operación inversa, denominada desorción consiste en la transferencia a un gas de los componentes volátiles de una mezcla líquida.

El contacto íntimo entre las fases, líquido y gas, normalmente, se logra en las denominadas torres o columnas, que son recipientes cilíndricos, en posición vertical y en cuyo interior se incluyen dispositivos como bandejas o lechos de rellenos. Generalmente, el gas y el líquido fluyen en contracorriente por el interior de la torre, cuyos dispositivos internos promueven el contacto entre las fases y el desarrollo de la superficie interfacial a través de la cual se producirá la transferencia de materia.

En absorción existen tres pasos para el diseño:

Disponer de los datos de equilibrio del vapor y liquido del proceso, estos datos son críticos para poder determinar la separación máxima posible. También se requieren de propiedades físicas como viscosidad y densidad y propiedades termodinámicas como entalpia.

Información de la capacidad del liquido y gas manejado del dispositivo de contacto seleccionado para un problema de separación en particular.

Determinar la altura requerida de la zona de contacto para la separación que se realiza como una función de las propiedades de las mezclas de fluidos y la eficiencia de transferencia de masa del dispositivo de contacto.

Deshidratación por absorción (glicoles).

El gas natural es “secado” por lavado en contracorriente con un solvente que tiene una fuerte afinidad por el agua.

El solvente es usualmente un glicol

El gas deshidratado sale por el tope de la columna, mientras que el glicol sale por el fondo y es regenerado en una columna de destilación para ser reciclado en el proceso

Mientras mas pesado sea el glicol es mas higroscópico

Sin embargo el TEG, es el que ofrece la mejor relación costo/beneficio por lo que es el mas utilizado.

Punto de roció obtenido para un gas en equilibrio con una solución de TEG a diferentes concentraciones en función de la temperatura.

Diagrama de Flujo de una Planta de Deshidratación

con Glicol 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.

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 8 a 6 etapas para obtener una especificación de 7 lb H2O/MMscf.

Dependiendo de la especificación de “water dew point ”(punto de rocío del agua), los contactores se encuentran generalmente entre 6-12 platos

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

La temperatura del contactor esta usualmente limitada a 38 °C. Una temperatura mas baja ayudaría a reducir la perdidas por evaporación del solvente y el contenido de agua en el gas procesado.

Debido a la alta viscosidad del glicol se puede establecer una temperatura de operación de 10 °C como el limite mas 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 solidas.

Criterios de Diseño Temperatura del gas de entrada.- A presión constante, el contenido del agua se incrementa a medida que la temperatura sube, por lo tanto, a mayores temperaturas la solución de glicol deberá remover mas agua para alcanzar la especificación (7 lb/MMscf).

Un incremento en la temperatura del gas puede resultar en un incremento del diámetro del contactor.

(mayor caudal mayor velocidad mayor diámetro)

Criterios de Diseño Presión del contactor.- A temperatura constante, el contenido del agua del gas disminuye a medida que la presión aumenta, por lo tanto, menos agua habrá que remover si el gas es deshidratado a mayores presiones.

Adicionalmente, a altas presiones se requieren diámetros de torres mas bajos.

(menor caudal menor velocidad menor diámetro)

Numero de etapas del contactor.- Generalmente se encuentran entre 6-12 pero típicamente se diseña para tener entre 6-8

Se emplean platos perforados o de campana de burbujeo espaciados 24 in.

La eficiencia global se encuentra alrededor de 25%.

Gas de arrastre.- La concentracion de glicol se puede incrementar notablemente haciendo contactar el glicol con un gas de arrastre.

Generalmente se utiliza gas saturado con agua a temperatura ambiente y a una presion entre 25 y 100 psia

A una presion atmosferica (presion del rehervidor) y a la temperatura normal de operación del rehervidor, el contenido de humedad esta alrededor de 100 000 lb H2O/MMscf.

ConclusiónLa deshidratación  por absorción es uno de los tratamientos pocos utilizados pero fundamentales para el proceso de separación realizado sobre el gas natural donde los componentes de una mezcla de gas se disuelve en un liquido donde los separadores mas utilizados son los separadores verticales.

http://www.buenastareas.com/ensayos/Deshidratacion-Del-Gas/3389991.html