Faculta de tecnologa Ing. Edson JimnezUNIVERSIDAD MAYOR, REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACAFACULTAD DE TECNOLOGIA

INGENIERIA DEL GAS NATURAL 2 (PRQ-311) Docente: Ing. Edgar Jimnez M Tema: Deshidratacin del gas naturalUniversitarios:Vega Navarro Maritza Isabel Lira Heredia Javier Michel Espinoza German Einar Caldern Tern Editha Flores Moncada WilsonCarrera:Petrleo y Gas Natural Fecha: 10/ 09 / 2015 Sucre Bolivia2015

PROCESOS DE DESHIDRATACIN DEL GAS NATURAL1. IntroduccinEn general, la corriente de gas natural posee, impurezas o contaminantes como nitrgeno, hidrgeno, anhdrido carbnico, y sulfuro de hidrgeno. El hidrgeno y el nitrgeno son gases inertes que solo van a afectar el poder calorfico del gas y tambin, lgicamente, el costo de transporte. Mientras que el anhdrido carbnico (CO2) y el sulfuro de hidrgeno, forman cidos o soluciones cidas 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 corrosin y formacin de hidratos. Los hidratos son inclusiones slidas que se forman cuando los hidrocarburos del gas natural estn en contacto con el agua lquida bajo ciertas condiciones de presin y temperatura.El acondicionamiento del gas natural consta de dos procesos fundamentales: la deshidratacin y el endulzamiento. El primero consiste en la eliminacin del excedente de agua presente en la corriente gaseosa por medio de una tcnica denominada deshidratacin que ser el tema central del presente trabajo de investigacin.

2. Deshidratacin del Gas Natural con deshidratantesLa deshidratacin del gas natural juega una parte importante en la produccin de gas natural. Una deshidratacin efectiva previene la formacin de hidratos de gas y la acumulacin de agua en los sistemas de transmisin. El contenido de agua en el gas debe ser reducido y controlado para asegurar procesamiento y transporte seguro. Las principales razones para eliminar el agua del gas natural son: 1. El gas natural en las condiciones adecuadas puede combinarse con el agua libre para formar hidratos slidos que pueden taponar Vlvulas, accesorios o incluso Tuberas. 2. El agua puede condensarse en la tubera, causando flujo tapn y posible erosin y corrosin. 3. El vapor de agua aumenta el volumen y disminuye el contenido energtico del gas. 4. Los transportistas y vendedores de gas deben lograr especificaciones con un mximo contenido de agua de 7 lb por milln de pies cbicos (112 kg por Milln de m3).En general, para remover el vapor de agua presente en el gas natural existen diversos mtodos de deshidratacin que, de acuerdo a su principio de operacin, pueden ser clasificados de la forma siguiente:a) Absorcin con solventes fsicos: desecantes lquidos (glicoles, metanol).b) Adsorcin en lecho slido: desecantes slidos (almina, silica gel, tamices moleculares)c) Refrigeracin.d) Reacciones qumicas.3. Proceso de deshidratacin por Inyeccin de InhibidoresLa inyeccin de un lquido hidroflico en la corriente de gas es una operacin que est muy relacionada a la deshidratacin con glicoles, pero est ms dirigida a inhibir la formacin de hidratos slidos que en remover el agua del gas. Muchos lquidos han sido usados o propuestos para la inyeccin. Los inhibidores reducen la temperatura o aumentan la presin a la que el hidrato se formar.

Los principales son listados en la tabla siguiente:

El proceso de inyeccin es particularmente aplicable junto a la recuperacin por refrigeracin de hidrocarburos lquidos. A causa de las bajas temperaturas de congelamiento de sus soluciones acuosas, el metanol y el etilen glicol son los ms comnmente usados como inhibidores de hidratos. El dietilen y trietilen glicol son usados primeramente para prevenir la formacin de hidratos en las lneas llevando a unidades de deshidratacin convencional usando el mismo glicol.Slidos inicos como el cloruro de sodio (sal comn) tambin inhiben la formacin de hidratos. Esto es similar a rociar sal en las calles o carreteras llenas de hielo para derretirlo. No es muy probable que se use sal como inhibidor ya que la sal casi siempre est presente en el agua que se produce.a) Inyeccin de glicol En el proceso de inyeccin de glicol mostrado en la figura, el gas pasa primero a travs de un separador donde el agua lquida y otros hidrocarburos son removidos. El glicol es rociado en el gas despus que deja el separador y antes de que baje la temperatura por debajo del punto de temperatura del hidrato. Tubos que no estn humedecidos con glicol pueden llenarse de hidratos mientras el gas hmedo se enfra. El etilen glicol es generalmente preferido al dietilen o trietilen glicol para este tipo de operacin porque es menos soluble en hidrocarburos lquidos y porque los hidrocarburos lquidos son menos solubles en etilen glicol que en los otros glicoles. Por otra parte, los otros dos glicoles tienen una presin de vapor ms baja, la cual resulta en prdidas de vaporizacin menores. Para minimizar la posibilidad de la formacin de una fase slida en la solucin de glicol, las composiciones cerca del eutctico son comnmente empleadas en comparacin al 95% de concentraciones ms altas usadas en diseos de deshidratadores convencionales. Las soluciones acuosas diluidas tienen una amplia ventaja de baja solubilidad en hidrocarburos lquidos.En los sistemas de inyeccin de glicol, el glicol provee un poco de deshidratacin pero su funcin primaria es de actuar como agente anticongenlante suprimiendo la formacin de hidratos slidos. Muchos diagramas de flujo son usados para los sistemas de inyeccin de glicol. En su forma ms sencilla, el proceso es muy similar a la deshidratacin convencional con glicol con una seccin de la lnea de gas sirviendo como contactor gas - lquido.

b) Inyeccin de metanolPara temperaturas ms bajas que -40 F, la inyeccin de glicol es imprctica por la alta viscosidad de soluciones de glicol a tales bajas temperaturas. La baja viscosidad del metanol y otras caractersticas favorables hacen que sea el fluido elegido para la inhibicin en aplicaciones a muy bajas temperaturas tales como plantas de refrigeracin con turboexpansores de gas para la recuperacin de GLP.

Despus de pasar a travs de un separador el gas es enfriado en un intercambiador de calor gas-gas en el cual el metanol es rociado en las placas de los tubos para inhibir la formacin de hidratos slidos. Una solucin de metanol-agua condensa en el intercambiador de calor y en el enfriador y es removida de la corriente de gas en el separador. La solucin acuosa es expandida para remover el gas disuelto, es filtrada y destilada para recuperar el metanol. Una cantidad significante de metanol se disuelve en el producto de hidrocarburo lquido y es recuperado lavando toda la corriente de hidrocarburo o la fraccin de propano con agua del alambique de metanol.3.1 Determinacin del Flujo de Inyeccin del InhibidorEl primer paso en el diseo de sistemas de inyeccin es determinar la mnima concentracin del inhibidor requerida para prevenir la formacin del hidrato. Se presentan a continuacin los posibles mtodos.a) Ecuacin de Hammerschmidt: Es un mtodo simple y ampliamente utilizado

Donde AT es la disminucin de la temperatura en C, M es la masa molar del inhibidor en g/mol, W es la concentracin del inhibidor en porcentaje en peso en la fase acuosa, y KH es una constante con valor de 1297. Para usar esta ecuacin en el sistema americano KH es 2355 y AT est en F.Para calcular la concentracin del inhibidor requerida arreglamos la ecuacin como sigue:

Para usar esta ecuacin primero se determinan las condiciones del hidrato sin el inhibidor presente. La ecuacin solo predice la desviacin de la temperatura sin el inhibidor presente.La ecuacin de Hammerschmidt est limitada a concentraciones de 30% peso para metanol y etilen glicol, y solo para 20% peso para otros glicoles. (Bajos porcentajes de soluto)b) Ecuacin Nielsen Bucklin

Donde AT est en C y xM es la fraccin molar del metanol. Esta ecuacin puede ser usada para fracciones molares del orden del 0.8 (88% peso)Se puede arreglar la ecuacin de la forma siguiente para estimar la concentracin de metanol a un AT dado.

Y para calcular el porcentaje en peso de esta fraccin molar se usa a siguiente ecuacin:

La ecuacin de Nielsen Bucklin fue desarrollada para el metanol pero puede ser utilizada para cualquier eleccin de inhibidor.c) Nuevo mtodo

Donde gamma es el coeficiente de actividad del agua y xW es la fraccin molar del agua. Utilizando la ecuacin de Margulles y haciendo algunas simplificaciones obtenemos:

Donde A es llamado el coeficientes de Margulles. La ecuacin puede ser usada para un amplio rango de concentraciones de inhibidores.Para calcular la cantidad del inhibidor requerida utilizamos la ecuacin:

Donde m1 es la masa de solucin de inhibidor, mW es la masa de agua lquida ,XR es la concentracin en peso de inhibidor rica que se determina con una de las ecuaciones anteriores, y XL es la concentracin en peso del inhibidor??. XL tiene un valor de 100% para el metanol y vara tpicamente de 60 a 80% para glicoles. 3.1.1 Perdidas del inhibidorEl metanol es una sustancia voltil, es por esto que parte del inhibidor inyectado entrar en esta fase. En trminos prcticos, esto significa que ms inhibidor debe ser inyectado para que la cantidad predicha sea utilizada en su totalidad en la fase acuosa.Afortunadamente existen grficas para la estimacin de estas prdidas. Estas pueden ser utilizadas para estimar la cantidad de metanol disipado en el gas natural.Para calcular el metanol en el vapor, se localiza el punto que corresponde a la presin y temperatura y luego se lee el valor del eje en x. El valor de la abscisa es multiplicado por el flujo del gas y por la concentracin del metanol en la fase acuosa para obtener el metanol en el vapor.Los glicoles son mucho menos voltiles que el metanol. Es por esto que se usan generalmente a bajas temperaturas. Sus prdidas en fases no acuosas no son significantes.3.1.2 Cantidad total de inhibidor requerida1) Determine la temperatura de formacin del hidrato en el gas2) Establezca la temperatura esperada del sistema3) Calcule la cantidad de agua presente a la temperatura del paso 24) Calcule la concentracin del inhibidor y la cantidad en kg o lbm5) Si se trata de metanol calcule las perdidas6) Sume las cantidades del paso 4 y 5 para obtener el total de inhibidor requerido.4. Proceso de deshidratacin por absorcin con glicolesLa deshidratacin del gas natural juega una parte importante en la produccin de gas natural. Una deshidratacin efectiva previene la formacin de hidratos de gas y la acumulacin de agua en los sistemas de transmisin.4.1 Deshidratacin de Gases con Glicoles (TEG): La deshidratacin de gas es el proceso de remocin de vapor de agua en una corriente gaseosa para reducir la temperatura a la cual el agua condensar en la lnea. Esta temperatura se denomina punto de roco del gas. Adems, la deshidratacin a punto de roco por debajo de la temperatura operativa del gas, previene formacin de hidratos y corrosin por agua condensada.La capacidad de una corriente gaseosa para mantener vapor de agua es reducida si se comprime o enfra luego el agua puede tambin ser removida de la corriente gaseosa comprimiendo o enfriando la misma.El proceso con glicol se basa en el contacto del gas con un lquido higroscpico tal como un glicol. Es un proceso de absorcin donde el vapor de agua presente en el gas se disuelve en la corriente de glicol lquido puro. Caractersticas generales de una planta de Deshidratacin por Absorcin con glicolesMencionaremos algunas caractersticas del uso de un glicol en una plata deshidratadora por absorcin, son: Alta higroscopia. No se solidifican en soluciones concentradas. No son corrosivos. No forman precipitados con componentes del gas. Se regeneran fcilmente. Son inmiscibles en hidrocarburos lquidos.La performance de una unidad deshidratadora es medida por su habilidad para reducir el punto de roco del gas. En un proceso tpico el gas hmedo pasa a travs de un (scrubber) removedor de lquidos 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 travs de un removedor de niebla (demister) para reducir el transporte de glicol en el gas de salida a la lnea de venta.El glicol rico (en agua) es bombeado a travs 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 ebullicin en la columna del regenerador (reboiler) retenindose estos ltimos. El reboiler usualmente es del tipo tubos de fuego y funciona produciendo la temperatura requerida para alcanzar la eficiencia de remocin de agua buscada. Un acumulador almacena el glicol reconcentrado que luego pasa al intercambiador glicol glicol que reduce la temperatura a un nivel que no dae las bombas. Usualmente, antes de las bombas se intercala un filtro para remover contaminantes que cause excesivo desgaste de la bomba.Conociendo las caractersticas de la planta de absorcin y el uso de un glicol, a continuacin de presentaremos el diagrama de la planta.

Descripcin de los Equipos de una Planta Deshidratadora con TEG

Depurador de entrada: es el encargado de separar los contaminantes que llegan con la corriente de gas, tales como los hidrocarburos lquidos, agua libre, partculas slidas y los compuestos qumicos que han sido agregados previamente al gas natural, los cuales suelen causar efectos nocivos.Absorbedor o contactor: La funcin del absorbedor es poner en contacto el gas hmedo con el glicol, para que el glicol pueda remover el vapor de agua del gas hmedo. Existen contactores que usan bandejas (tipo burbuja o campanas) o empaques regulares en su parte interna para efectuar el contacto directo del gas y el glicol. En cualquiera de los dos casos el contacto es en flujo inverso.Tanque de flasheo o separador de gas -condensado glicol.- Sirve para recuperar el gas que esta disuelto en la solucin de glicol en el contactor, tambin como cualquier hidrocarburo lquido que sea transportado fuera del contactor por la solucin de glicol. El gas sale por la parte superior del recipiente y es venteado o puede ser usado para suplir el gas combustible requerido para el reherbidor.Filtros.- En los sistemas de deshidratacin del gas normalmente se usan dos tipos de filtros: filtros de slidos son de malla fina de media o cartucho usados para eliminar slidos, partculas que pueden causar erosin de los mbolos de las bombas, sellos de los discos y vlvulas, atascamiento del equipo y formacin de espumaFiltros de carbn activado.- son usados para eliminar hidrocarburos, productos de degradacin del glicol, surfactantes, qumicos usados para tratamientos de pozos, aceites lubricantes de compresores.Bombas de glicol.- Son las nicas partes movibles de toda la unidad, retorna el glicol pobre de baja presin al contactor de alta presin, se usan de tres tipos: operacin a alta presin (texsteam), operadas con lquido a alta presin (Kimray) y las impulsadas por motor elctrico. Para unidades ms grandes de deshidratacin se usan bombas de desplazamiento positivo, de cilindros mltiples. Montadas horizontalmente e impulsada por un motor elctrico.Tanque de compensacin.- Es un recipiente usado para almacenar glicol regenerado para la succin de la bomba, generalmente esta construido como parte integral del rehervidor o en forma separada.Intercambiadores de calor.- El intercambiador glicol-glicol quita el calor del glicol pobre, caliente, que retorna al absorbedor y lo entrega al glicol rico que va al destilador ahorrando energa. El intercambiador glicol-gas sirve para calentar ligeramente el gas seco que sale del absorbedor y enfriar ligeramente el glicol caliente entrante.Columnas de destilacin.- Es el recipiente localizado en la parte superior del reherbidor donde tiene lugar la destilacin del glicol y agua. Las columnas destiladas estn normalmente empacadas y tienen condensadores con aletas o espirales de reflujo (serpentines) en la parte superior para enfriar los vapores de glicol y parte de vapor de agua de salida, para proveer el reflujo para la columna. Este arreglo controla la condensacin y reduce las prdidas de glicol. El vapor de agua que sale del tope del despojador contiene pequeas cantidades de hidrocarburos voltiles y se lo ventea normalmente a la atmsfera.Reherbidor.- Es el recipiente que suministra calor para separar el glicol y el agua por simple destilacin. El glicol es calentado a una temperatura entre 380 y 400F. Para remover suficiente vapor de agua para regenerar el glicol en 98.5 -99%. Los reherbidores pueden ser de fuego directo o calentados por vapor o aceite caliente. El nivel de glicol en el reherbidor es mantenido por un vertedero de derrame. El exceso de glicol fluye hacia dentro del tanque de compensacin por gravedad

Sistema de regeneracin de glicolEl funcionamiento de un sistema de regeneracin de glicol seria el siguiente:El gas de entrada llega a un depurador de entrada, donde se quita las impurezas slidas o liquidas, luego el gas entra por la parte inferior de la contactora fluye en contracorriente con el glicol pobre que desciende. El glicol pobre entra por el tope del contactor donde fluye hacia abajo de plato en plato y absorbe el agua del gas natural que va ascendiendo, el gas que sale por el tope del contactor es gas seco que pasa a travs de un intercambiador de calor gas/glicol y luego se va a la lnea de gas de venta. El glicol rico deja el absorbedor y entra a un serpentn enfriador que controla la tasa de reflujo de agua en el tope del despojador. 4.2 BALANCE DE MATERIA EN LA TORRE DE ABSORCIN:Total:

Vn+1 + Lo = V1 + Ln [2.1] Individual:Vn+1 yn+1 + Lo xo = V1 y1 + Ln xn [2.2]

Balance de materia en una Etapa i de la Torre.

Considerando los flujos aproximadamente constantes en toda la columna, el balance de materia alrededor de un plato i se tiene:Individual: Vn+1 yi+1 + Lo xi-1 = Vn+1 yi + Lo xi [2.3]Suponiendo que Lo y Vn+1 son constantes, se tiene:Lo (xi xi-1) = Vn+1 (yi+1 yi)[2.4]Por la relacin de equilibrio lquido-Vapor se tiene:Para la etapa i:Por la relacin de equilibrio lquido-Vapor se tiene:Para la etapa i:

4.3 DISEO PRELIMINAR DE UN ABSORBEDOR Y UN REGENERADORDISEO DE LA COLUMNA DE ABSORCIONPara el diseo de la columna deshidratadora por absorcin existen varios mtodos, de los cuales uno de los ms usados en la industria petrolera es el mtodo de Kremser - Brown. CONSIDERACIONES IMPORTANTES DE DISEO Se debe considerar que el gas que llega a la planta est saturado con agua. El contenido de agua depende de la presin y la temperatura. El contenido de agua, a la salida, es condicin del diseo es normal que se hable de 5 a 7 lbs/MM pcn en el gas tratado. Las variaciones de la presin y la temperatura de la alimentacin alteran el contenido de agua en el gas y, por lo tanto, se deben ajustar las condiciones de operacin de la planta. La relacin de circulacin de TEG debe estar comprendido entre 2.5 a 5 gal TEG/ LbH2O removida. Es comn que, en los diseos de deshidratadoras de TEG, se hable de 3 gal TEG/ LbH2O removida; no obstante otras condiciones deben tenerse presente: A mayor nmero de platos en el absorbedor, menor ser el requerimiento de glicol para lograr un descenso determinado del punto de roco. Al aumentar el galonaje por encima de 3 gal TEG/ LbH2O removida es muy baja la ganancia y el punto de roco tiende a ser constante.

DATOS INICIALES PARA EL DISEO dFlujo de gas de entrada o alimento:7 MMPCSD Presin de Entrada:480 Psi Temperatura de Entrada: 91 F Gravedad especfica del gas a la Entrada: 0.656 Contenido de agua del gas natural a la salida: 5 LbH2O/MMPC

Tabla N 4. Composicin de TEG vs g

xH2O%wTEGG

0.02099.760.410

0.05099.370.434

0.10098.680.475

0.15097.930.520

0.20197.080.565

0.30195.100.654

0.40092.600.738

0.50089.300.815

0.60184.700.880

0.70178.100.935

0.80167.500.970

DISEO DE LA COLUMNA DE ABSORCINEs una aproximacin rigurosa para el clculo de torres de este tipo

Balance de materia en la Torre de Absorcin.

Total:Vn+1 + Lo = V1 + Ln [2.1]Individual:Vn+1 yn+1 + Lo xo = V1 y1 + Ln xn [2.2]

Balance de materia en una Etapa i de la Torre.Considerando los flujos aproximadamente constantes en toda la columna, el balance de materia alrededor de un plato i se tiene:Individual: Vn+1 yi+1 + Lo xi-1 = Vn+1 yi + Lo xi [2.3]Suponiendo que Lo y Vn+1 son constantes, se tiene:Lo (xi xi-1) = Vn+1 (yi+1 yi)[2.4]

Por la relacin de equilibrio lquido-Vapor se tiene:Para la etapa i:

ALGORITMO PARA DETERMINAR EL NUMERO DE ETAPAS

Clculo del Dimetro y Altura de la ColumnaClculo del dimetro.

Donde:V = Velocidad superficial del gas, m/s [ft/seg]L = Densidad del lquido descendente kg/m3 [lbm/ft3], flujo de entrada del TEGg = Densidad del gas kg/m3 [lbm/ft3], del flujo de entrada del gas naturalKs = Parmetro de diseo para platos de capucha y burbuja, viene dado segnd = Dimetro de la columna, m [ft]qa = Flujo volumtrico actual del gas m3/s, [ft3/sec]m = Flujo msico del gas natural, kg/s [lb/s]

Clculo del Dimetro y Altura de la ColumnaClculo de la AlturaPara la determinacin de la altura de la columna (H) se considera el espaciamiento de 24 pulgadas entre platos, el nmero de platos reales y una altura extra para el extractor de niebla en el caso de absorcin con glicoles.H = HEP*N[2.48]Donde:HEP = Altura de espaciamiento entre platos (24 pulg.) N = Nmero de platos realesResultados del RediseoSegn las consideraciones de diseo indicados y para 3 gal TEG/lb H2O removida, se tiene:Dimetro de la Columna:d = 2 piesFlujo de glicol pobre: Lo = 4.59817 lbmol/h = 639.14 lb/hFlujo volumtrico de glicol pobre: Q = 68.75 gal/h Relacin de recirculacin: Ro= 3 galTEG/lb H2O removida Nmero de etapas tericas: n = 1.17644Nmero de etapas reales:nr = 4.71 5 etapas Altura de la Columna: H = HEP*N = 24*5 = 120 pulg =10 pies

5 PROCESO DE DESHIDRATACIN POR EXPANSIN REFRIGERADASe sabe desde un inicio que todo gas que sale de reservorio contiene muchas partculas contaminantes una de ellas es el H2O y otros cidos comunes que existen.Entrando netamente a este proceso de deshidratacin por expansin refrigerada el cual consiste en quitar las partculas de H2O y otros lquidos para nada provechosos y que no tiene valor en el mercado consiste en La obtencin de lquidos del gas natural se logra mediante la reduccin de la temperatura del mismo causando que los liquidos mas pesados caigan a la base Diferentes tecnologas de deshidratacin buscan llevar al gas natural a condiciones de saturacin para luego reducir la temperatura por expansin refrigerada. Reduccin de la presin del gas con vlvulas de expansin (isoentlpicos) y turbo expansores (isoentrpico) y luego separando la fase liquida que se forma debido a la disminucin de temperatura el agua se condensa. 6 PROCESO DE DESHIDRATACIN POR ADSORCIN.L a Universidad Industrial de Sander Escuela de Ingeniera de Petrleo Ingeniera de Gas indica que:La deshidratacin del gas natural constituye una de etapas fundamentales en el tratamiento del gas natural constituye una de las etapas fundamentales de tratamiento del gas. La deshidratacin por desecantes solidos se fundamenta en el principio de adsorcin, en el cual el vapor de agua presente se adhiere a la superficie de los desecantes, permitiendo as la remocin del contenido de agua no deseado. La deshidratacin con desecantes o con lecho solido constituye una alternativa cuando se desea remover el contenido de agua a una cantidad mnima ya sea el caso para ingresar el gas a una planta criognica o se desee remover agua y componentes cidos simultneamente.L a adsorcin implica una forma de adhesin entre la superficie del desecante slido y el vapor de agua en el gas. El agua forma una capa extremadamente fina que se adhiere a la superficie del desecante solido por fuerzas de atraccin, pero no hay reaccin qumica.Los desecantes solidos son usados para deshidratar porque son tpicamente ms efectivos que el glicol, ya que pueden deshidratar o secar el gas a menos de 0.1 Ppm, sin embargo con el fin de reducir el tamao de la unidad de deshidratacin con desecante slido, con frecuencia es usada la unidad de deshidratacin con glicol para remover el agua de la corriente de gas.Los costos de compra y operacin de las unidades de desecantes solidos generalmente son mayores que las unidades de glicol. Por lo tanto su uso es tpicamente limitado a aplicaciones tales como alto contenido de H2S en el gas, requerimientos de punto de roci muy bajo, control simultaneo de agua e hidrocarburos y casos especiales.Tipos de adsorcin Adsorcin qumica:Es la unin qumica de las molculas a la superficie de los tomos. La quimisorcion ocurre cuando un enlace qumico, o intercambio de electrones se forma. El resultado es la fijacin de la molcula en la superficie a travs de una adsorcin qumica. Adsorcin fsica:Es la que ocurre por fuerzas del tipo Van der Waals entre un tomo o molcula y la superficie. En este caso no existe arreglo electrnico en el sistema y solo las fuerzas de atraccin electrostticas o atracciones dipolares son puestas en juego, interaccin que ocurre sin modificacin de la molcula fisisorcion 6.1 CARACTERSTICAS GENERALES DEL PROCESODeshidratacin y eliminacin simultanea del H2S del gas natural7 PROCESO DE DESHIDRATACION CON TAMICES MOLECULARESLos 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 tipos x estn disponibles en sodio y calcio pero los tamices de sodio son los ms comunes. 7,1 CARACTERISTICAS GENERALES DEL TAMICES MOLECULARES:Estn diseados para retener adsorbatos (elementos adsorbibles) por fuerzas fsicas ms que por qumicas; en otras palabras, cuando la molcula adsorbida es posteriormente liberada por la aplicacin del calor, el cristal queda en el mismo estado qumico que estaba antes de la adsorcin.La desorcin de aun en los tamices es un proceso reversible siempre que no ocurra condensacin de hidrocarburos pesados de punto de burbujeo muy elevado, caso en el cual el hecho podra perder parcialmente su capacidad para deshidratar.La superficie externa de los cristales est disponible para la adsorcin de molculas de todos los tamaos, mientras que la superficie interna es alcanzable solo por aquellas molculas cuyo tamao sea suficiente pequeo como para pasar por los poros. Para tener idea de la estructura de cristal, basta decir que el rea externa es solo 1% del rea total.Los tamices moleculares no solo adsorben molculas basados en tamao y configuracin, sino tambin en polaridad y grado de saturacin.En una mezcla de molculas capaces de pasar a travs de los poros la menos voltil, la ms polar o la ms insaturada sern ms fuertemente adsorbida que las dems.La fuerza de adsorcin de los tamices moleculares se debe principalmente a los cationes que forman parte del retculo cristalino. Estos cationes (Na, Ca), actan como puntos de fuerte carga positiva que atraen electrostticamente de los extremos negativos de las molculas polares; a mayor momento dipolar de una molcula, ms fuertemente ser adsorbida. Ejemplo de tales molculas son aquellas que contienen tomos de O2, S, C o N2. Son asimtricas; en consecuencia, un tamiz molecular adsorber el CO (molcula dipolar), antes que el argn (molcula no polar), por citar un ejemplo.Tambin puede ocurrir que estos puntos de fuerte carga positiva induzcan dipolo en otras molculas, ocurriendo una adsorcin posterior; ms fcil ser adsorbida. As, un tamiz molecular adsorber etileno, una molcula insaturada de un hidrocarburo saturado.Por estas propiedades, los tamices son utilizados para eliminar contaminantes indeseables en determinadas sustancias. El proceso en el cual se emplean con mayor frecuencia es en la deshidratacin del gas natural, no obstante, dentro del mismo recipiente se acostumbra a colocar camadas para retener el mercurio o el sulfuro de hidrogeno.En los tamices moleculares la cantidad del compuesto adsorbido aumenta rpidamente a un valor de saturacin a medida que se incrementa la concentracin de compuesto en la fase externa del tamiz. Cualquier incremento adicional con la concentracin a la temperatura constante no ocasiona aumento en el monto adsorbido; ese equilibrio normalmente indica que se han llenado completamente los espacios vacos del cristal.Tipos de tamices y aplicaciones:

8. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PROCESOS DE DESHIDRATACIONVENTAJASDESVENTAJAS

Los procesos de deshidratacin del gas natural nos dan unas series de ventajas pues al extraer el vapor de agua (hidratos) del gas, impiden el taponamiento de vlvulas, taponamiento de equipos y taponamiento de lneas de gas. Impiden la formacin de hidratos Los principales mtodos de deshidratacin de gas natural se los realiza mediante la adsorcin con desecantes slidos y mediante la absorcin con desecantes lquidos como el glicol. Ambos procesos de deshidratacin nos permiten contar con un gas natural de alta calidad y lista para procesos posteriores a los que pudiera ser sometido, como para su transporte a reas de tratamiento y consumo. De no ser deshidratado el gas natural extrado este puede incrementar la corrosividad del gas natural especialmente cuando el gas tiene H2S y CO2 Se necesita gran inversin econmica en quipos. Formacin de cidos: el vapor de agua con H2S y CO2, conforman compuestos cidos que corroen las tuberas y restos de los componentes metlicos del sistema Peligro de explosin; si un bache de agua que se haya formado en la tubera entra en una caldera, habr una explosin. La magnitud depende de la cantidad de lquido que llegue y de la temperatura que se encuentre. El agua, al evaporarse aumenta 1,700 veces su volumen Obstruccin de la tubera: al taponear las tuberas, el servicio se interrumpe.

CONCLUSION:Concluimos que los mtodos ms utilizados en la industria de la deshidratacin de gas natural son: deshidratacin por absorcin con glicol y por absorcin con desecantes slidos, aunque la deshidratacin por solido desecante es ms costosa, es una alternativa cuando se desea remover a un mnimo el contenido de agua en el gas

BIBLIOGRAFA: Marcas J. Martnez, Curso Bsico de Deshidratacin del Gas Natural (1990) CEPET-occidente. Venezuela. Fernando J, Domnguez J, Perugachi S, (2012). Mtodos De Deshidratacin Del Gas Natural. Ecuador. Tesina de grado: Guayaquil-ECUADOR. Escuela Superior Politcnica Del Litoral Facultad De Ingeniera Y Ciencias De La Tierra. Gayon J, (2008). Anlisis De Seleccin De Tecnologa Para La Deshidratacin Del Gas Natural Proveniente Del Distrito Anaco. UNIVERSIDAD SIMON BOLIVAR (Decanato De Estudios De Posgrado, Especializacin En Ingeniera Del Gas Natural) Gas Purification Fifth edition Arthur Kohl, Richard Nielsen Gas conditioning and Processing Volume 1: The Basic Principles John Campbell Guzmn C. (2000). Criterios para el Diseo Conceptual de Procesos de Deshidratacin/desalacin Electrosttica. Martnez, J. (1998). Principios y aplicaciones en la Ingeniera del Gas Natural. Salager J.L. (2001) Revista Tcnica Intevep.

ANEXOS:Absorcin: significa que el vapor de agua es extrado por un agente tal como el glicol y esto requiere de una reaccin de los componentesAdsorcin: significa que el vapor de agua es recogido de forma condensada en la superficie y quiere reaccin qumica.

Ingeniara del gas natural 2(Gas seco)V1 Y1

(Gas hmedo)Vn+1 Yn+1

(Glicol rico)Ln Xn

(Glicol pobre)Lo Xo

1

2

n

i+1

3

n-1

n-2

n

ETAPA i

Vn+1Yi

LoXi-1

Vn+1Yi+1

LoXi

Tabla N 4. Caractersticas del Gas Natural a la Entrada y Salida

de la Torre de Absorcin

LUGARCampo La PeaENTRADA

A la TorreSALIDA

De la Torre

FECHA05/12/2007Norma de Anlisis

PRESION (PSIG)480470

TEMPERATURA (F)9190

CAUDAL MMPCD7

GRAVEDAD ESPECIFICAASTM D 35880.6560.657

LICUABLES :

GLP BBLS/MMPCASTM D 358831.48432.115

GASOLINA BBLS/MMPCASTM D 35886.8017.121

PODER CALORFICO REAL A 60F1130.3741136.676

COMPOSICIN DEL GAS NATURAL

N2%MOLASTM D 19451.1220.808

CO20.1590.169

C187.39987.472

C25.9846.078

C33.2073.291

IC40.3720.360

NC41.0151.041

IC50.2320.245

NC50.2640.282

C60.1790.203

C7+0.0670.051

TOTAL%MOL100.000100.000

PUNTO DE ROCIO :ASTM D 1142

PRESION psi480470

HIDROCARBURO: F9190

TEMP. AGUA F4412

CONTENIDO DE AGUA Lbs/MMPC82.715.1

PUREZA DEL GLYCOL98.9%94%

PH DEL GLYCOL 8.08.2

TEMPERATURA REGENERADOR F320

Fuente: Anlisis Cromatogrfico Campo La Pea

(Gas seco)V1 Y1

(Gas hmedo)Vn+1 Yn+1

(Glicol rico)Ln Xn

(Glicol pobre)Lo Xo

1

2

n

i+1

3

n-1

n-2

n

ETAPA i

Vn+1Yi

LoXi-1

Vn+1Yi+1

LoXi

Suponer R

Calcular Lo y xo Ec. [2.28] y Ec. [2.31]

Calcular y1 , ynEc. [2.40] y Ec. [2.37]

Calcular g1 , gn Ec. [2.42] y Ec. [2.39]

Calcular K1 y Kn+1Ec. [2.41] y Ec. [2.38]

Calcular K= (K1+Kn+1)/2Ec. [2.23]

Calcular AeEc. [2.22]

Calcular EaEc. [2.20]

Calcular nEc. [2.21]

Calcular nr = n/0.25Ec. [2.44]

Calcular Ln y xn Ec. [2.27] y Ec. [2.36]

nr8 etapas

FIN

Si

No

TipoKs

m/sft/sec

Platos de Capucha y burbuja0.05550.16

Columnas empacadas0.09 0.1050.30 0.34

Fuente: Campbell J. M 2003

Clculo del dimetro. El dimetro de la columna se calcula de acuerdo a la siguiente ecuacin:

[2.46]

Donde:

d = Dimetro de la columna, m [ft]

qa = Flujo volumtrico actual del gas m3/s, [ft3/sec]

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