Deshidratacion Del Gas

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UNIVERSIDAD MAYOR REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA FACULTAD DE TECNOLOGIA TECNICO SUPERIOR PETROLEO Y GAS NATURAL TEMA: Deshidratación del Gas Natural MATERIA: Ingeniería del Gas DOCENTE: Ing. Erzika Illanes Alvarado FECHA: 12/ 06/ 2013 UNIV.: Jhonny Sandoval Santeyana Franz Reinaldo Montero Gonzales Diego Cerezo Pereyra

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UNIVERSIDAD MAYOR REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA

FACULTAD DE TECNOLOGIA

TECNICO SUPERIOR PETROLEO Y GAS NATURAL

TEMA: Deshidratación del Gas NaturalMATERIA: Ingeniería del GasDOCENTE: Ing. Erzika Illanes Alvarado FECHA: 12/ 06/ 2013UNIV.: Jhonny Sandoval Santeyana

Franz Reinaldo Montero GonzalesDiego Cerezo Pereyra

MONTEAGUDO - BOLIVIA

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DESHIDRATACIÓN DEL GAS NATURAL

INTRODUCCIÓN

La deshidratación del gas natural es un proceso mediante el cual se remueve el

agua del Gas Natural. Constituye una de las etapas fundamentales en el

tratamiento del gas.

La deshidratación del gas natural juega una parte importante en la producción de

gas natural. Una deshidratación efectiva previene la formación de hidratos de gas

y la acumulación de agua en los sistemas de transmisión.

En general, la corriente de gas natural posee, impurezas o contaminantes como

nitrógeno, hidrógeno, anhídrido carbónico, y sulfuro de hidrógeno. El hidrógeno y

el nitrógeno son gases inertes que solo van a afectar el poder calorífico del gas y

también, lógicamente, el costo de transporte. Mientras que el anhídrido carbónico

(CO2) y el sulfuro de hidrógeno, forman ácidos o soluciones ácidas en presencia

del agua contenida en el gas. Estas sustancias son muy indeseables y deben

eliminarse del gas natural.

El contaminante al que hay que prestarle suma importancia es el agua, siempre

presente en el gas proveniente del yacimiento, ya que produce corrosión y

formación de hidratos. Los hidratos son inclusiones sólidas que se forman cuando

los hidrocarburos del gas natural están en contacto con el agua líquida bajo ciertas

condiciones de presión y temperatura.

Tipos de métodos o procesos de deshidratación del gas natural.

En general, para remover el vapor de agua presente en el gas natural existen

diversos métodos de deshidratación que, de acuerdo a su principio de operación,

pueden ser clasificados de la forma siguiente:

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Absorción con solventes físicos: desecantes líquidos (glicoles).

Deshidratación de Gases con Glicoles (TEG):

La deshidratación de gas es el proceso de remoción de vapor de agua en una

corriente gaseosa para reducir la temperatura a la cual el agua condensará en la

línea. Esta temperatura se denomina punto de rocío del gas.

Además, la deshidratación a punto de rocío por debajo de la temperatura operativa

del gas, previene formación de hidratos y corrosión por agua condensada.

La capacidad de una corriente gaseosa para mantener vapor de agua es reducida

si se comprime o enfría luego el agua puede también ser removida de la corriente

gaseosa comprimiendo o enfriando la misma.

El proceso con glicol se basa en el contacto del gas con un líquido higroscópico tal

como un glicol. Es un proceso de absorción donde el vapor de agua presente en el

gas se disuelve en la corriente de glicol líquido puro.

La performance de una unidad deshidratadora es medida por su habilidad para

reducir el punto de rocío del gas. En un proceso típico el gas húmedo pasa a

través de un (scrubber) removedor de líquidos libres.

Luego, el gas ingresa al contactor e “intercambia” el agua con el glicol que circula

en contracorriente. El agua es absorbida por el glicol y el gas deja el contactor a

través de un removedor de niebla (demister) para reducir el transporte de glicol en

el gas de salida a la línea de venta.

El glicol rico (en agua) es bombeado a través de un filtro y luego a un

intercambiador glicol – glicol que eleva la temperatura del glicol rico antes que

ingrese al regenerador.

El glicol es separado del agua y los contaminantes de bajo punto de ebullición en

la columna del regenerador (reboiler) reteniéndose estos últimos. El reboiler

usualmente es del tipo tubos de fuego y funciona produciendo la temperatura

requerida para alcanzar la eficiencia de remoción de agua buscada. Un

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acumulador almacena el glicol reconcentrado que luego pasa al intercambiador

glicol – glicol que reduce la temperatura a un nivel que no dañe las bombas.

Usualmente, antes de las bombas se intercala un filtro para remover

contaminantes que cause excesivo desgaste de la bomba.

Ventajas de deshidratación con glicol

Bajo costo de instalación.

Baja caída de presión (5-10 lpc) en comparación con de descantes sólidos

(10-50 lpc).

La reposición del glicol se realiza fácilmente.

La unidad de glicol requieren menor cantidad de calor de regeneración por

libra de agua removida.

Las unidades de glicol pueden deshidratar el gas natural hasta obtener un

contenido de agua de 0,5 lbs de agua/MMPCS.

Desventajas:

Sin embargo, la deshidratación con glicol tiene las siguientes desventajas:

Los puntos de rocío del agua por debajo de – 25 °F requieren gas de

despojamiento en la columna de regeneración.

El glicol es susceptible a contaminación

Las torres de descantes sólidos consume mucho tiempo.

El glicol es corrosivo cuando está contaminado o descompuesto

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Adsorción en lecho sólido: desecantes sólidos (alúmina, silica gel, tamices

moleculares)

Disolventes sólidos:

La deshidratación con desecantes o con lecho sólido constituye una alternativa

cuando se desea remover el contenido de agua a una cantidad mínima ya sea el

caso para ingresar el gas a una planta.

Entre los disolventes solidos tenemos los siguientes:

Alúmina Activa: La estructura del producto es amorfa y no cristalina. La alúmina es una forma

hidratada del óxido de aluminio (Al2O3). Es usado para deshidratación de líquidos

y gases y data pontos de rocío a la salida aproximadamente de -90ºF.

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Características Menos calor es requerido para regenerar alúmina y gel de sílice que para

los tamices moleculares

La temperatura de regeneración es más baja.

Los tamices moleculares dan menores puntos de rocío del agua a la salida,

es decir deshidratan más.

La alúmina activada se utiliza para secar gases y líquidos.

No han sido probadas en campo. La alúmina activada es usada raramente

en plantas de gas natural.

Gel de Silice:

Es dióxido de silicio amorfo (SiO2). Se fabrica mediante la adicción de silicato de

sodio acuoso al ácido sulfúrico. Es usado para la deshidratación de gas y líquidos

y el recobro de hidrocarburos (iC5+) del gas natural. Cuando se usa para eliminar

hidrocarburos, las unidades son frecuentemente llamadas HTUs (unidades de

recobro de hidrocarburos) o SCUs (unidades de ciclo corto). Cuando se usa para

deshidratación, el gel de sílice dará punto de rocío de salido de aproximadamente

-60ºF. Ampliamente usado como desecante, el cual puede ser usado para

deshidratación de gas y recobro de líquidos del gas natural.

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Características: Más adecuada para deshidratación del gas natural.

El gel de sílice se utiliza principalmente como un desecante es

menos catalítico que la alúmina activada o los tamices moleculares.

Debido a que es amorfo, Absorberá todas las moléculas. Éste tendrá

una capacidad reducida para el agua si se utiliza para secar un gas

saturado.

Debido a su capacidad de adsorción de varios tipos de moléculas, la

gel de sílice es usada a menudo para control del punto de roció de

hidrocarburos, corrientes de gas natural de altas presiones.

El gel de sílice adsorbe la mayoría de las moléculas de C5+ así

como las del agua, alcanzando efectivamente los dos puntos de

rocíos específicos.

Se regenera más fácilmente en comparación con los tamices

moleculares.

Alta capacidad de adsorción, puede adsorber el 45% de su propio

peso en agua.

Menos costoso que el tamiz molecular.

Poca capacidad para el recobro de líquidos.

Tamiz Molecular: Los tamices moleculares son fabricados en dos tipos de cristal, un cubo simple o

un cristal tipo A y un cubo centrado en el cuerpo o cristal tipo X. El tamiz tipo A

esta disponible en sodio, calcio y potasio. Los tipo X están disponible en sodio y

calcio. Los tamices de sodio son los más comunes y se muestran a continuación

en las fórmulas de óxido.

Características Capaz de deshidratar el gas a un contenido de agua menor de 0,1 ppm

Se prefiere para deshidratar el gas antes de procesos criogénicos

especialmente para GNL.

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Excelente para remover el ácido sulfúrico, CO2, deshidratación, altas

temperaturas de deshidratación, líquidos hidrocarburos pesados y alta

selectividad.

Más costosos que el gel de sílice, pero ofrece mayor deshidratación.

Requiere altas temperaturas para regeneración, lo que resulta en un alto

costo de operación.

Los tamices moleculares deshidratadores son usados comúnmente

antes de las plantas de recuperación de LGN diseñadas para recuperar

etano. Los puntos de rocío del agua menores de -150ºF pueden ser

logrados con un diseño especial y parámetros de operación estricta.

Ventajas de deshidratación con desecantes solidos son:

Se pueden obtener puntos de rocío del gas tan bajos como –150°F (1 ppmv

de agua).

Son pocos afectados por pequeños cambio en la presión, la temperatura y

el caudal de gas.

Son menos susceptibles a formación de espuma o corrosión en los equipos.

Desventajas:

Las desventajas de los desecantes sólidos son:

Alto costo

Alta caída de presión (10-50 lpc)

Se contaminan fácilmente con hidrocarburos pesados, CO2, H2S, agua libre,

etc.

Las instalaciones ocupan gran espacio y los equipos son muy pesados

Altos requerimiento de calor de regeneración en los lechos

Altos costos de operación.

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Planta deshidratadora:

Una Planta Deshidratadora es una instalación compuesta fundamentalmente por

equipos destinados a separar el agua que el petróleo puede contener en el

momento de su extracción. Estos equipos están complementados con los de

bombeo, calentamiento y accesorios necesarios.

Problemas comunes en plantas de deshidratación:

Gran parte de los problemas encontrados en plantas de deshidratación con

glicoles están asociados al “estado de salud” del solvente, por lo cual resulta

imprescindible mantenerlo en las mejores condiciones operativas posibles. Entre

los problemas relacionados con el solvente se destacan:

Presencia de hidrocarburos, los cuales potencian la formación de espuma y por

ende pérdidas innecesarias de solvente por el tope de la torre absorbedora.

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Acumulación de sólidos suspendidos, que ocasionan aumento de los

índices de corrosión en la planta, además de promover la formación

de espuma y el taponamiento de unidades y equipos.

Presencia y acumulación de sales, las cuales promueven la

corrosión, el taponamiento de unidades y equipos, así como también

en la disminución de la eficiencia térmica de la planta, ya que tienden

a depositarse en la superficie de los intercambiadores de calor.

pH fuera de especificaciones, lo que puede generar problemas de

espuma o corrosión dependiendo del caso.

Glycolex®

El Glycolex® es un sistema de limpieza en línea, consistente de un equipo móvil

montado sobre un patín, que puede ser desplazado y ubicado en la planta donde

se requiera realizar la limpieza y purificación del glicol a fin de obtener un producto

libre de contaminantes y bajo condiciones óptimas de uso. En efecto, haciendo

recircular por el proceso Glycolex®, un porcentaje del flujo de glicol que circula en

la planta durante un período de tiempo determinado, se puede llegar a purificar la

totalidad del glicol de la planta. El tiempo requerido para la purificación del glicol

dependerá de las condiciones iniciales de calidad en que se encuentre el glicol

antes de iniciar la limpieza y de las especificaciones finales de calidad requeridas

por el usuario.

Entre los beneficios del sistema de limpieza en línea Glycolex® se tienen:

Limpieza en línea del glicol, lo cual implica que NO se requiere una parada

de planta para llevar a cabo las labores de limpieza.

El tiempo empleado para la limpieza es relativamente corto.

Remoción de sólidos, disminuyendo incrustaciones y espumación.

Eliminación de sales estables al calor, disminuyendo corrosión,

ensuciamiento y espumación.

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Eliminación de hidrocarburos y por ende disminución de problemas de

espuma, asociados a esta causa.

Disminución apreciable de costos, ya que limpiar el glicol es más

económico que reemplazarlo.

La utilización del Glicolex® ofrece no sólo beneficios a nivel técnico, sino también

a nivel económico, pues el costo de la limpieza del glicol es apreciablemente

menor al costo asociado a la compra de glicol nuevo más la disposición del

existente, en el caso de que el servicio de disposición tenga un costo asociado.

Trietilenglicol:

Es un líquido claro, transparente e inodoro, libre de partículas en suspensión.

Miscible en agua en todas las proporciones cuyo peso específico es de 1,124 –

1,126.

Equipos de la Planta de Trietilenglicol.

o Quemador

o Absorbedora

o Tanque de Expansión

o Regenerador

o Bomba

o Intercambiador de Calor

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Proceso de la Planta de Trietilenglicol

Descripción del Proceso

Para simular el proceso de deshidratación de gas natural con TEG, se utilizó el

simulador de proceso HYSYS 3.2. Los criterios de simulación utilizados fueron:

ecuación de estado [8] Peng-Robinson, la cual se seleccionó en función de los

componentes de las corrientes y de los rangos de temperatura y presión

manejados, la eficiencia de la columna absorbedora 62%, la columna de

destilación consta de un condensador total. un rehervidor y tres platos ideales, la

temperatura del rehervidor se fijó en 400°F y del condensador en 212°F. Las

variables de diseño y operación fueron tomadas de una planta de deshidratación

con TEG, existente en el Oriente de Venezuela y que a su vez también sirvieron

como referencia en la aceptación del modelo de simulación [9]. Los equipos

involucrados en el proceso que fueron simulados en el caso diseño son:

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Filtro/separador de gas de entrada, contactor TEG, desasfaltenizador TEG, flash

tank de glycol. Tambor KO. De glicol. columnas destiladoras de glicol,

despojadores de glicol, acumulador de glicol, intercambiadores de glicol

pobre/glicol rico No. 1, intercambiadores de glicol pobre/ glicol rico N",

rehervidores de glicol, bombas de glicol y enfriador de aire del glicol pobre.