OBTENCIN DE GNL Y

REGASIFICACIN

INTEGRANTES:

Christian Ramos Barrientos

Gary Juan Sejas Ruiz

Eduardo Pea

INTRODUCCION:

El almacenamiento y el transporte de hidrocarburos constituyen la base principal dentro de la industria petrolera, misma que es importante en todos los pases para la facilitacin de transporte y su propio almacenaje es por eso que se inventaron nuevas tecnologas para facilitar el transporte de dichos hidrocarburos o compuestos derivados del petrleo, siendo este un claro ejemplo el de gas natural.

Que para su mejor transporte se necesita volverlo o convertirlo en forma lquida llamando a este proceso licuefaccin obteniendo como nuevo nombre el de gas natural licuado con sus siglas GNL.

El gas natural licuado (GNL) es gas natural que ha sido procesado para ser transportado en forma lquida. Es la mejor alternativa para monetizar reservas en sitios apartados, donde no es econmico llevar el gas al mercado directamente ya sea por gasoducto o por generacin de electricidad. El gas natural es transportado como lquido a presin atmosfrica y a -162 C. As, para poder transportar el gas natural licuado, se ha de lograr reducir el volumen del gas natural en 600 veces, donde se transportar en buques especiales llamados metaneros.

El GNL es inodoro, incoloro, no txico, su densidad (con respecto al agua) es 0,45 y slo se quema si entra en contacto con aire a concentraciones de 5 a 15%.

El gas natural tiene el menor impacto ambiental de todos los combustibles fsiles por la alta relacin hidrgeno-carbono en su composicin. Los derrames de GNL se disipan en el aire y no contaminan el suelo ni el agua. Como combustible vehicular, reduce las emisiones de xidos de nitrgeno (NOx ) en un 70%, y no produce compuestos de azufre ni partculas. Para la generacin elctrica las emisiones de dixido de azufre, SO2 prcticamente quedan eliminadas, y las emisiones de CO2 se reducen en un 40%

IMPACTO AMBIENTAL:

Todos los sistemas de produccin y transporte, as como la planta de proceso, estn diseados para evitar fugas y prevenir incendios; es el caso de los sistemas de transferencia de GNL de y hacia los barcos, envo o re vaporizacin (o regasificacin) de GNL. Hay algunas diferencias de diseo respecto a las plantas de gas, pero las consideraciones ambientales, de seguridad y de salud son las mismas o ms estrictas. Para transportar el gas, en grandes distancias, resulta ms econmico usar buques. Para transportarlo as es necesario licuarlo, dado que a la temperatura ambiente y a la presin atmosfrica ocupa un volumen considerable. El proceso de licuefaccin reduce el volumen del gas natural 600 veces con respecto a su volumen original. Aproximadamente la mitad de las reservas de hidrocarburos conocidas hoy son yacimientos de gas natural. El dao ambiental respecto a estas plantas es que este proceso abierto requiere de 500 millones de litros de agua diarios, los cuales se devuelven clorados y 10 grados ms fros, provocando un Impacto Ambiental Negativo afectando la biodiversidad y adulterando las aguas dulces de superficie.

CADENA DE PROCESAMIENTO

Un proyecto de GNL es altamente complejo tanto desde el punto de vista tcnico as como del comercial. El proyecto debe tener en cuenta todos los aspectos de la cadena de produccin desde el yacimiento, el tratamiento preliminar en los pozos, el transporte por tubera a la planta de licuefaccin, el llenado de barcos, el transporte a las unidades de re vaporizacin y, finalmente, la venta y distribucin del gas ya sea como gas natural o en la forma de electricidad.

Los proyectos de GNL son proyectos que representan varios miles de millones de dlares de inversin, por lo que requieren la participacin de compaas integradas (que tengan unidades de exploracin, produccin y distribucin de gas) de alta solvencia econmica y entidades financieras que contribuyan el capital de inversin. Todos estos factores han creado una industria en la cual el riesgo de inversin sea bajo y requiere que tanto los contratos de compra y venta de gas sean a largo plazo, en este caso 20 aos con reservas mnimas en el orden de 12 billones de pies cbicos por proyecto (12 TCF en el argot internacional.)

PROCESO DE LICUEFACCIN

Cuando se extrae el gas natural de los yacimientos subterrneos, a menudo contiene otros materiales y componentes que deben ser eliminados antes de que pueda ser licuado para su uso:

Helio por su valor econmico y por los problemas que podra producir durante el licuado;

Azufre, corrosivo a equipos, dixido de carbono que se solidifica en las condiciones de licuefaccin, y mercurio, que puede depositarse en instrumentos y falsificar las mediciones;

Agua, que al enfriar el gas se congelara formando hielo o bien hidratos que provocaran bloqueos en el equipo si no se eliminaran;

Hidrocarburos pesados, llamados condensado, que pueden congelarse al igual que el agua y producir bloqueos del equipo y problemas en la combustin del gas.

El GNL producido debe ser usado en procesos de combustin y por lo tanto hay que extraer algunos hidrocarburos para controlar su poder calorfico y el ndice de Wobbe. Dependiendo del mercado final, la remocin de etano, propano y otros hidrocarburos debe estar controlada mediante una unidad de remocin de lquidos que puede estar integrada en el proceso de licuefaccin.

NDICE DE WOBBE.- es una medida de contenido energtico de un gas, medido como base en su poder calorfico por unidades de volumen a una determinado presin y temperatura teniendo como frmula:

Dnde:

Ws es el ndice de Wobbe superior.

PCs es el poder calorfico superior.

GE, es la densidad relativa del gas

En la siguiente grafica veremos cules son los pasos en los cuales se somete el gas agrio recin explotado de un yacimiento.

Teniendo en cuenta que nuestro objetico principal es la de obtener el gas natural que tiene concentraciones elevadas de metano que varan entre los 90 y 95%

El anlisis al cual se hace al gas para las mediciones de sus componentes cidos se llama cromatografa.

ANALISIS CROMATOGRAFICA DE GASES

La cromatografa es un mtodo fsico de separacin basada en la distribucin de la muestra entre dos fases. Una es

el lecho estacionario de extensa superficie empacada apretadamente dentro de una columna. Esta es la fase

estacionaria y puede ser un slido o una delgada pelcula liquida que recubre el slido. La otra fase consiste en un

gas o lquido que percola sobre la fase estacionaria. Esta se denomina fase mvil, este anlisis se emplea para:

Para analizar productos de la industria petrolera y el gas.El anlisis del gas natural es la base de la informacin requerida para hacer el diagrama de fases, un dibujo conel cual se puede predecir el comportamiento de la muestra a cada condicin de presin y temperatura.

Para detectar en cualquier producto los contaminantes que estn disueltos en su composicin.

ENDULZAMIENTODEL GAS:

El endulzamiento del gas se hace con el fin de eliminar el H2S y el CO2 del gas natural. Como se sabe el H2S y el CO2 son gases que pueden estar presentes en el gas natural y pueden en algunos casos, especialmente el H2S, ocasionar problemas en el manejo y procesamiento del gas; por esto hay que eliminarlos para llevar el contenido de estos gases cidos a los niveles exigidos por los consumidores del gas. El H2S y el CO2 se conocen como gases cidos, porque en presencia de agua forman cidos, y un gas natural que posea estos contaminantes se conoce como gas agrio.

Entre los problemas que se pueden tener por la presencia de H2S y CO2 en un gas se pueden mencionar:

A) Toxicidad del H2S.

B) Corrosin por presencia de H2S y CO2.

C)En la combustin se puede formar SO2que es tambin altamente txico y corrosivo.

D) Disminucin del poder calorfico del gas.

E) Promocin de la formacin de hidratos.

F) Cuando el gas se va a someter a procesos criognicos es necesario eliminar el CO2porque de lo contrario se solidifica.

G) Los compuestos sulfurados (mercaptanos (RSR), sulfuros de carbonilo (SCO) y di sulfuro de carbono (CS2)) tienen olores bastante desagradables y tienden a concentrarse en los lquidos que se obtienen en las plantas de gas; estos compuestos se deben eliminar antes de que los compuestos se puedan usar.

UN PROCESO DE ENDULZAMIENTO SE PUEDE DECIR, EN GENERAL, QUE CONSTA DE CINCO ETAPAS

I) ENDULZAMIENTO. Donde se le remueve por algn mecanismo de contacto el H2S y el CO2 al gas. Esto se realiza en una unidad de endulzamiento y de ella sale el gas libre de estos contaminantes, o al menos con un contenido de estos igual o por debajo de los contenidos aceptables.

II) REGENERACIN. En esta etapa la sustancia que removi los gases cidos se somete a un proceso de separacin donde se le remueve los gases cidos con el fin de poderla reciclar para una nueva etapa de endulzamiento. Los gases que se deben separar son obviamente en primer lugar el H2S y el CO2 pero tambin es posible que haya otros compuestos sulfurados como mercaptanos (RSR), sulfuros de carbonilo (SCO) y di sulfuro de carbono (CS2).

III) RECUPERACIN DEL AZUFRE. Como el H2S es un gas altamente txico y de difcil manejo, es preferible convertirlo a azufre elemental, esto se hace en la unidad recuperadora de azufre. Esta unidad no siempre se tiene en los procesos de endulzamiento pero cuando la cantidad de H2S es alta se hace necesaria. En la unidad recuperadora de azufre se transforma del 90 al 97% del H2S en azufre slido o lquido. El objetivo fundamental de la unidad recuperadora de azufre es la transformacin del H2S, aunque el azufre obtenido es de calidad aceptable, la mayora de las veces, para comercializarlo.

IV) LIMPIEZA DEL GAS DE COLA. El gas que sale de la unidad recuperadora de azufre an posee de un 3 a un 10% del H2S eliminado del gas natural y es necesario eliminarlo, dependiendo de la cantidad de H2S y las reglamentaciones ambientales y de seguridad. La unidad de limpieza del gas de cola continua la remocin del H2S bien sea transformndolo en azufre o envindolo a la unidad recuperadora de azufre. El gas de cola al salir de la unidad de limpieza debe contener solo entre el 1 y 0.3% del H2S removido. La unidad de limpieza del gas de cola solo existir si existe unidad recuperadora.

V) INCINERACIN. Aunque el gas que sale de la unidad de limpieza del gas de cola slo posee entre el 1 y 0.3% del H2S removido, aun as no es recomendable descargarlo a la atmsferay por eso se enva a una unidad de incineracin donde mediante combustin el H2S es convertido en SO2, un gas que es menos contaminante que el H2S. Esta unidad debe estar en toda planta de endulzamiento.

TIPOS DE PROCESOS:

Los procesos que se aplican para eliminar H2S y CO2 se pueden agrupar en cinco categoras de acuerdo a su tipo y pueden ser desde demasiado sencillos hasta complejos dependiendo de si es necesario recuperar o no los gases removidos y el material usado para eliminarlos. En algunos casos no hay regeneracin con recobro de azufre y en otros s. Las cinco categoras son:

- ABSORCIN QUMICA. (Procesos con aminas y carbonato de potasio). La regeneracin se hace con incremento de temperatura y decremento de presin.

- ABSORCIN FSICA. La regeneracin no requiere calor.

- HBRIDOS. Utiliza una mezcla de solventes qumicos y fsicos. El objetivo es aprovechar las ventajas de los absorbentes qumicos en cuanto a capacidad para remover los gases cidos y de los absorbentes fsicos en cuanto a bajos requerimientos de calor para regeneracin.

- PROCESOS DE CONVERSIN DIRECTA. El H2S es convertido directamente a azufre.

- PROCESOS DE LECHO SECO. El gas agrio se pone en contacto con un slido que tiene afinidad por los gases cidos. Se conocen tambin como procesos de adsorcin.

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En este caso hablaremos el endulzamiento por absorcin qumica ms especficamente por aminas por buena capacidad de remocin, bajo costo y flexibilidad en el diseo y operacin.

AMINAS:

Las aminas son compuestos qumicos orgnicos que se consideran como derivados del amoniaco y resultan de la sustitucin de uno o varios de los hidrgenos de la molcula de amoniaco por otros sustituyentes o radicales. Segn se sustituyan unos, dos o tres hidrgenos las aminas sern primarias secundarias o terciarias respectivamente.

AMINAS PRIMARIAS:

MEA monoetanolamina

DGA diglicolamina

AMINAS SECUANDARIAS:

DEA - dietanolamina

DIPA diisopropanolamina

AMINAS TERCIARIAS:

TEA - trietanolamina

MDEA metildietanolamina

El proceso de endulzamiento se da en una absolvedora donde la corriente de gas se mezcla con una determinada amina. La cual se muestra en la siguiente imagen.

SEPARADOR DE ENTRADA

Su propsito es separar las diferentes fases de los fluidos q entran y poder manejar cualquier bache de lquido proveniente del sistema del gasoducto, con esto se evita q los vapores q salen de la vasija se contaminen con el lquido. Si el separador es ms grande de lo necesario no es problema pero si es pequeo, ser causa de muchos problemas en la operacin de la unidad la temperatura de los fluidos q entran no debe de estar a ms de 5 a 10*F por encima de la temperatura de formacin de hidratos a la presin de operacin 500 PSIA, para facilitar la condensacin de la mayor cantidad.

ABSORBEDORA O TORRE CONTACTORA.

Es una vasija vertical a presin que contiene entre 20 24 platos , o un numero equivalentes en empaque. En ella ocurren las trasferencia de masa de gases cidos contenidos en el gas al solvente de endulzamiento, el grueso de la absorcin ocurre en los 1ros 5 platos al fondo de la torre.

Cuando el solvente es amina, la absorcin es por reaccin qumica la cual es exotrmica y hace q se incremente la temperatura de salida. El incremento de temperatura depende de la concentracin de los gases cidos en el gas agrio y la carga molar.

La presin de operacin de la contactadora puede variar considerablemente de planta a planta, pero las operaciones de alta presin, la mayora de ellas operan en el rango de 950 a 1000 PSIA

Un problema q debe evitarse en la contactadora es la formacin de espuma.

LAVADO CON AGUA DEL GAS TRATADO

El gas sale por encima de la contactora est virtualmente libre de gases cidos, dems como la T de salida es de 100 *F o poco mayor, algo de solvente sale en fase de vapor con el gas dulce y por lo tanto esta corriente usualmente se lava con agua.

TAMBOR FLASH

El uso de este equipo trae lo siguiente:

Reducir erosin en los intercambiadores amina rica-pobre.

Minimizar el contenido de hidrocarburo en el gas acido.

Reducir la carga de vapores a la despojadora.

Permitir usar el gas q se libra como combustible, mediante endulzamiento en una pequea torre en la parte superior del tambor.

INTERCAMBIADOR DE CALOR SOLUCION RICA/POBRE

La solucin relativamente fra intercambia calor con la solucin regeneradora la cual est cerca a su punto de ebullicin. Uno de los equipos ms comunes para este servicio es el intercambiador de casco y tubos, los problemas ms comunes son la corrosin, la solucin rica sale del tambor mediante una vlvula de control de nivel y como el gas tiende a liberarse de la solucin a medida q el solvente rico es calentado, debe mantenerse determinado nivel de presin sobre el lquido por esta razn la vlvula de control de nivel ser la ltima pieza. Si se usa carbonato de potasio como solvente, nos e requiere este intercambiador puesto q la solucin contacta el gas en la absolvedora a alta T, esto representa un significado ahorro de energa.

REGENERADORA O DESPOJADORA

La solucin rica entra a la despojadora por la parte superior de la vasija. La fuente de calor para el despojo est en el fondo de la vasija suministrada por el rehervido, en el cual se calienta el lquido a punto de ebullicin con vapor de agua. Los vaporadores del re hervidor entran a la despojadora por debajo del plato de alimento y a medida q asciende suministra el calor para despojar los gases cidos de la solucin rica.

REHERVIDOR

Suministra el calor para la regeneracin del solvente la precaucin principal q debe tenerse en esta operacin es no exponer al solvente a T q pueden descomponerlo por lo tanto no debe sobre pasar los 340*F el calor puede ser suministrado por vapor de agua o glicol.

RECLAIMER O RECUPERADOR

Cuando se monoetanolamina (MEA) o diglicolamina (DGA) generalmente se usa un re hervidor adicional reclaimer para remover productos de la degradacin del solvente, sales, solidos suspendidos, cidos y compuestos de hierro. Normalmente se adiciona soda caustica al reclaimer para obtener un PH entre 8 9.

CONDENSADOR

La corriente de vapores q sale caliente por el tope de la despojadora esta compuesta de H2S, CO2 algo de hidrocarburo gaseoso, esta corriente pasa por un condensador q generalmente es areo donde se enfra hasta la mnima T

TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE SOLUCION

Este tanque suministra flexibilidad en el manejo del solvente. Opera a presin cercana a la atmosfera con una ligera presin positiva suministrada por gas dulce o gas inerte para prevenir la entrada de aire debe mantenerse u nivel mnimo para garantizar suficiente succin a la bomba de circulacin de solvente la T en el tanque es un poco alta , del orden de 150 170 *F .

BOMBA DE SOLUCION

Eleva la presin del solvente pobre a la presin de la contactora. Normalmente estas bombas son centrifugas y la rata de circulacin se controla con una vlvula de control.

FILTROS

El proceso de filtracin del solvente pobre es de mucha ayuda para tener una operacin exitosa de un unidad de tratamiento de gas. La cantidad de la corriente a ser filtrada debe ser tan alta como sea prctico y varia en un rango tan amplio como 5 a 100% de la corriente total

Una vez que el gas haya sido eliminado de todos sus componentes cidos y puesto a estndares de comercializacin se lleva a cabo en proceso de licuefaccin.

PROCESOS DE ENFRIAMIENTO

Para convertir el gas natural en lquido, se enfra el gas tratado hasta aproximadamente -161 C, que es la temperatura a la cual el metano su componente principal se convierte a forma lquida. El proceso de licuefaccin es similar al de refrigeracin comn: se comprimen los gases refrigerantes produciendo lquidos fros, tales como propano, etanoetileno, metano, nitrgenoo mezclas de ellos, que luego se evaporan a medida que intercambian calor con la corriente de gas natural. De este modo, el gas natural se enfra hasta el punto en que se convierte en lquido. Una vez que el gas ha sido licuado se somete a un proceso de Joule Thompson o expansin con extraccin de trabajo para poderlo almacenar a presin atmosfrica. El GNL producido se almacena en tanques especiales para ser luego transferido a buques tanques especiales de transporte.

Estos buques de transporte reciben el nombre de buques metaneros

El diseo de estas plantas est gobernado por normas estrictas, en la industria de GNL hay cuatro diseadores de plantas que se usan industrialmente: proceso con intercambiados de tubos en espiral de Air Products (APCI y APX), la cascada optimizada de Phillips, el triple ciclo refrigerante de Linde y el proceso de caja fra con mezcla refrigerante de Black and Veatch (PRICO).

Todos estos procesos son usados en la industria y competencias de diseo son realizadas para seleccionar el proceso que va a generar el proyecto ms rentable a lo largo de toda su vida til.

ALMACENAMIENTO DEL GNL

El GNL se almacena a -161 C y a presin atmosfrica en tanques criognicos especiales para baja

temperatura. El tpico tanque de GNL tiene doble pared: una pared externa de hormign armado,

recubierto con acero al carbono, y una pared interna de acero niquelado al 9%. La seguridad y la

resistencia son las consideraciones de diseo primarias al construir estos tanques, los cuales se

disean para soportar terremotos y fuertes vientos.

TRANSPORTE DEL GNL

El GNL se transporta a presin atmosfrica en buques especialmente construidos con casco doble. El sistema de

contencin de carga se disea y construye utilizando materiales especiales para el aislamiento y tanque, para

asegurar el transporte seguro de esta carga criognica.

El GNL en los tanques de carga del buque se mantiene a su temperatura de saturacin (-161 C) a lo largo de

toda la navegacin, pero se permite que una pequea cantidad de vapor se disipe por ebullicin, en un proceso que

se denomina "autor refrigeracin". El gas evaporado se utiliza para impulsar los motores del buque.

Aproximadamente 40% de los buques de GNL actualmente en servicio cuentan con sistemas de contencin de

carga del tipo de membrana, de modo que tienen un aspecto muy similar al de otros cargueros. El resto de los

buques tienen un sistema de contencin de carga ms particular, que incluye cuatro o ms tanques esfricos

grandes. Ambos tipos de sistema de contencin poseen antecedentes de operacin extremadamente seguros y

confiables.

REGASIFICACIN DEL GNL

Una vez que el buque-tanque de GNL llega a la terminal de regasificacin en la zona de mercado, el GNL es bombeado

desde la nave hasta los tanques de almacenamiento. Los tanques de GNL son similares a los utilizados en la terminal

de licuefaccin. Generalmente, la descarga de un buque requiere unas 12 horas.

Luego, el GNL vuelve a su estado gaseoso original. Para ello, se bombea desde los tanques de almacenamiento y es

calentado con vaporizadores hasta las condiciones de entrega especificadas por las empresas de gasoductos y los

usuarios finales, ubicados corriente abajo de la tubera. Posteriormente, el gas se distribuye a los usuarios mediante un

gasoducto convencional.

Otra modalidad de distribucin consiste en el transporte de GNL a bordo de cisternas especialmente diseadas para su

carga, desde las plantas regasificadoras que reciben el producto de los buques metaneros, hasta clientes que disponen

de depsitos de GNL que estn diseados para almacenar y re gasificar el gas para su uso. Esta es la nica modalidad

de transporte de GNL posible para los clientes a los que no llega el gasoducto convencional.

REGASIFICACION CON AGUA DE MAR