Tipos de procesos de deshidratación del gas natural
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Tipos de procesos de deshidratación del gas natural Los métodos de deshidratación del gas natural más usados son cincos y aunque ninguno es inequívocamente superior a los otros, es conveniente conocerlos todos para así poder seleccionar al más indicado en la resolución de un problema dado. a) Absorción con solventes físicos: Desecantes líquidos (glicoles, metanol). Éste usa usualmente uno de los glicoles, con contacto del gas y desecante en una columna de absorción a temperatura ambiente. También se aplica en combinación con el enfriado, a temperaturas ambiente más bajas. Es el proceso más aplicado, usado extensivamente en operaciones de producción y en varias refinerías y en plantas de operación química. b) Adsorción en lecho sólido: Desecantes sólidos (alúmina, silica gel, tamices moleculares). Los tamices moleculares han encontrado una amplia aceptación en la industria de proceso de gas para la alimentación de plantas criogénicas de aplicaciones de condicionamiento y algunas aplicaciones de gas agrio con fórmulas de ataduras resistentes especiales al ácido. c) Refrigeración: Enfriamiento debajo del punto de condensación inicial. Mientras más baja la temperatura,
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Tipos de procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Los meacutetodos de deshidratacioacuten del gas natural maacutes usados son cincos y aunque ninguno
es inequiacutevocamente superior a los otros es conveniente conocerlos todos para asiacute poder
seleccionar al maacutes indicado en la resolucioacuten de un problema dado
a) Absorcioacuten con solventes fiacutesicos Desecantes liacutequidos (glicoles metanol) Eacuteste usa
usualmente uno de los glicoles con contacto del gas y desecante en una columna
de absorcioacuten a temperatura ambiente Tambieacuten se aplica en combinacioacuten con el
enfriado a temperaturas ambiente maacutes bajas Es el proceso maacutes aplicado usado
extensivamente en operaciones de produccioacuten y en varias refineriacuteas y en plantas
de operacioacuten quiacutemica
b) Adsorcioacuten en lecho soacutelido Desecantes soacutelidos (aluacutemina silica gel tamices
moleculares) Los tamices moleculares han encontrado una amplia aceptacioacuten en
la industria de proceso de gas para la alimentacioacuten de plantas criogeacutenicas de
aplicaciones de condicionamiento y algunas aplicaciones de gas agrio con foacutermulas
de ataduras resistentes especiales al aacutecido
c) Refrigeracioacuten Enfriamiento debajo del punto de condensacioacuten inicial Mientras
maacutes baja la temperatura menor seraacute el contenido de vapor de agua saturada en
del gas Este meacutetodo requiere usualmente algunos medios de prevencioacuten de
hidrato y es aplicado como Separacioacuten de Temperatura Baja El glicol-etileno es
usualmente utilizado para la temperatura maacutes baja del LTS para la prevencioacuten de
hidratos y la deshidratacioacuten simultaacutenea del gas Esta aproximacioacuten es combinada
frecuentemente con inyecciones directas de glicol en la parte delantera de las
plantas de refrigeracioacuten o plantas de absorcioacuten de escaso aceite Tambieacuten han sido
combinadas nuevas tecnologiacuteas de expansioacuten con inyeccioacuten directa para lograr la
deshidratacioacuten
d) Compresioacuten o expansioacuten Es una parte tiacutepica del sistema de produccioacuten
recoleccioacuten de gas y arreglos del proceso Expansioacuten de presioacuten para conseguir
enfriamiento por el efecto Joule-Thompson se aplica normalmente con adicioacuten o
sin adicioacuten de inhibidores de hidrato Sin embargo en algunos casos este simple
acercamiento puede ser suficiente para uso de campo de los sistemas de elevacioacuten
de gas
e) Reacciones quiacutemicas inyeccioacuten o bombeo de un liacutequido reductor del punto de
rocioacute como el metanol
Los procesos de deshidratacioacuten de gases naturales maacutes usados a nivel mundial son los
basados en glicoles y desecantes soacutelidos Debido a su importancia se presentan a
continuacioacuten las ventajas y desventajas de ambos procesos
Ventajas Glicol
a) Bajo costo de instalacioacuten
b) Baja caiacuteda de presioacuten (5-10 psi) en comparacioacuten con unidades de
desecantes soacutelidos (10-50 psi)
c) Proceso continuo no por carga
d) La reposicioacuten del glicol se realiza faacutecilmente mientras que las cargas de las torres de
descantes soacutelidos consume mucho tiempo
e) La unidad de glicol requieren menor cantidad de calor de regeneracioacuten por libra de
agua removida
f) Los sistemas de glicol tienen la capacidad de operar en presencia de materiales o
componentes que pueden producir dantildeos en los desecantes soacutelidos Por ejemplo
hidrocarburos pesados
g) Las unidades de glicol pueden deshidratar el gas natural hasta obtener un contenido de
agua de 05 lbs de aguaMMPCS
Desventajas del glicol
a) Los puntos de rociacuteo del agua por debajo de -25 degF requieren gas de despojamiento en la
columna de regeneracioacuten
b) El glicol es susceptible a contaminacioacuten
c) El glicol es corrosivo cuando estaacute contaminado o descompuesto
Ventajas desecantes soacutelidos
a) Se pueden obtener puntos de rociacuteo del gas tan bajos como ndash150degF (1 ppmv de agua)
b) Son pocos afectados por pequentildeos cambio en la presioacuten la temperatura y el caudal de
gas
c) Son menos susceptibles a formacioacuten de espuma o corrosioacuten en los equipos
Desventajas desecantes soacutelidos
a) Alto costo
b) Alta caiacuteda de presioacuten (10-50 lpc)
c) Se contaminan faacutecilmente con hidrocarburos pesados CO2 H2S agua libre
d) Tendencia al rompimiento mecaacutenico de las partiacuteculas del desecante
e) Las instalaciones ocupan gran espacio y los equipos son muy pesados
f) Altos requerimiento de calor de regeneracioacuten en los lechos
g) Altos costos de operacioacuten
Proceso de absorcioacuten con glicol
La absorcioacuten de gases es una operacioacuten en la cual la corriente de gas natural se pone en
contacto con un solvente liacutequido que tenga la capacidad de absorber los componentes
maacutes pesados del gas con el fin de separarlos de manera selectiva y obtener una solucioacuten
de estos en el liacutequido para posteriormente ser separados del medio liquido en una torre
de destilacioacuten
Los glicoles y el metanol son los liacutequidos generalmente mas usados en la deshidratacioacuten
del gas natural El trietilenglicol (TEG) es el mas usado en procesos de absorcioacuten ya que
permite obtener temperaturas inferiores al punto de rociacuteo y que las peacuterdidas de vapor
sean menores que las obtenidas con otros glicoles Sin embargo el TEG no debe usarse
para temperaturas inferiores a 50 degF debido a problemas que pueden presentarse por
aumento de la viscosidad
La ecuacioacuten para obtener el caudal de glicol requerido en el proceso estaacute definida por la
siguiente forma QTEG= R ∆W
Doacutende
QTEG= Glicol requerido en el proceso (gal TEGMMPCN de gas procesado)
R Relacioacuten Glicol-Agua removida (gal TEGLb H2O removida)
∆W Cantidad de agua removida del gas (Lb de H2OMMPCN)
∆W= W1-W2
Doacutende
W1 Cantidad de agua en el gas huacutemedo (Lb de H2OMMPCN)
W2 Cantidad de agua en el gas seco (Lb H2OMMPCN)
Diagrama de proceso de una unidad de deshidratacioacuten de gas natural con TEG
Equipos principales en un proceso de deshidratacioacuten de gas natural utilizando
trietilenglicol
En la adsorcioacuten con glicol el proceso consiste en contactar el gas huacutemedo a alta presioacuten en
contracorriente con el liacutequido desecante en un absorbedor
La estructura interna de la columna absorbedora puede ser de platos de campana de
burbujeo empaque estructurado o empaque al azar La solucioacuten pobre de TEG entra por
el tope de la columna y absorbe el agua El gas seco sale por el tope del absorbedor
mientras que la solucioacuten rica de TEG (rica en agua) sale por el fondo y es regenerada en la
seccioacuten de regeneracioacuten de glicol
Torre de absorcioacuten o torre contactora gas ndash glicol
Es un equipo de transferencia de masa a elevada presioacuten y baja temperatura en
contracorriente cuyo fin es transferir la humedad del gas de alimentacioacuten al TEG en una
geometriacutea de etapas verticales formada por empaque estructurado para tener un buen
contacto gas-liacutequido
El gas de entrada proveniente del Filtro Separador de gas de entrada ingresa por el fondo
de la torre contactora de glicol
El agua en el gas de entrada es removida hasta 7LbMMPCS por contracorriente en
contacto con galones de TEG pobre-solucioacuten El TEG rico en ldquohumedadrdquo es enviado al
control de nivel de la columna regeneradora de glicol y al Sistema de Regeneracioacuten de
glicol El gas parcialmente seco fluye de la contactora de glicol al filtro coalescedor del gas
de entrada el cual remueve algo de glicol entrante con el gas
Tanque flash o tanque de venteo
Es tambieacuten considerado un separador gas-aceite-glicol (G-A-G) Mientras el TEG pobre
fluye a traveacutes de la contactora este absorbe agua y adicionalmente algunos hidrocarburos
y CO2 del gas huacutemedo La cantidad de gases disueltos es una condicioacuten de las condiciones
de operacioacuten de la contactora
El Tanque Flash conocido tambieacuten como Tanque de Venteo o Tanque de Vaporizacioacuten
instantaacutenea es considerado muchas veces una pieza opcional de un Sistema de
Deshidratacioacuten es usado para remover hidrocarburos gaseosos que han sido absorbidos
por el glicol rico al entrar en contacto iacutentimo en la contactora gas-glicol y antes que este
llegue a la columna despojadora de glicol Los gases disueltos son flasheados y separados
de la solucioacuten de TEG en el Tanque Flash como resultado de la caiacuteda de presioacuten y
elevacioacuten de temperatura del TEG rico El gas recuperado puede ser usado como
combustible para el rehervidor yo stripping gas (gas despojador) El Tanque Flash
normalmente trabaja bien en un rango de temperatura de 110ordmF a 130ordmF Comuacutenmente
en otras plantas de gas un Separador de dos fases con un tiempo de retencioacuten de 5
minutos se usa para remover el gas Si el hidrocarburo liacutequido estaacute presente en el glicol
rico un Separador de tres fases deberiacutea usarse para remover estos liacutequidos antes que
ellos lleguen al despojador y rehervidor Un tiempo de retencioacuten de liacutequidos entre 20 y 45
minutos dependiendo del tipo de hidrocarburo y cantidad de espuma podriacutea estimarse en
este Equipo
Depurador de entrada
El depurador (scrubber) de entrada previene inundaciones accidentales de grandes
cantidades de agua hidrocarburos u otros materiales dentro de la contactora de gas-
glicol
Es un equipo que funciona como el limpiador del gas de ingreso a la contactora gas-glicol
(Absorbedor) El agua liacutequida transportada con el gas podriacutea diluir el TEG disminuye la
eficiencia de la absorcioacuten requiriendo una mayor circulacioacuten de TEG incrementando la
carga vapor-liacutequido en la columna despojadora del rehervidor (Still Reboiler Column)
inundando la columna despojadora del rehervidor (reboiler) e incrementando sumamente
la carga de calor al rehervidor (reboiler) y altos requerimientos de gas Los resultados de
no usar el depurador (scrubber) de entrada incrementan las peacuterdidas de glicol y gas
huacutemedo Si el agua contiene sales y soacutelidos estos podriacutean depositarse en el rehervidor
(reboiler) ensuciando las superficies de calentamiento y posiblemente causar incendio Si
hidrocarburos liacutequidos estaacuten presentes estos podriacutean pasar a la columna despojadora del
rehervidor (reboiler) Las fracciones livianas podriacutean pasar a la cabeza como vapor y
podriacutean crear riesgo de fuego si se presenta en grandes cantidades
Filtro separador de gas de entrada
El filtro separador de gas de entrada coalesce y separa liacutequidos entrantes (si hubiera) del
gas ldquohuacutemedordquo proveniente de la salida del depurador (scrubber) antes de ingresar a la
contactora de glicol El filtro remueve algunas partiacuteculas del gas de hasta 3 micrones
Torre de regeneracioacuten o columnas destiladoras
En estas columnas los procesos de separacioacuten alcanzan sus objetivos mediante la creacioacuten
de dos o maacutes zonas que coexisten y que tienen diferencias de temperatura presioacuten
composicioacuten yo fase Cada especie molecular de la mezcla que se vaya a separar
reaccionara de modo uacutenico ante las distintas condiciones presentes en esas zonas En
consecuencia conforme el sistema se desplaza hacia el equilibrio cada especie presentara
una concentracioacuten diferente en cada zona dando como resultado una separacioacuten entre
las especies
Aacuterea de burbujeo
El aacuterea de burbujeo puede tener varios tipos de dispositivos tales como vaacutelvulas
campanas de burbujeo o los orificios de los platos de tamiz Los platos con campanas
fueron las preferidas por parte de la industria y aun son usadas en muchas instalaciones
Una bandeja de este tipo disentildeada apropiadamente puede tener praacutecticamente una
ilimitada relacioacuten de cambio es decir puede ser operada hasta con un flujo de vapor casi
nulo sin un significativo descenso de su funcionamiento Las bandejas de plato perforado
(tipo tamiz) son unos dispositivos ampliamente usados en la industria Ellas son faacuteciles de
disentildear con el nivel actual de desarrollo del orificio y se operan con la confiabilidad para la
mayoriacutea de los campos de actividad de operacioacuten Operan con aproximadamente 30 del
valor maacuteximo de la tasa de flujo de vapor No hay ldquolagrimeordquo de liacutequido desde la bandeja
superior aun a esta tasa tan baja
Las bandejas de vaacutelvulas existen muchos disentildeos disponibles Baacutesicamente son bandejas
de plato perforado con vaacutelvulas moacuteviles colocadas sobre las perforaciones Este disentildeo
tiene alta capacidad amplio campo de operacioacuten y buena eficiencia de separacioacuten Hay
tambieacuten bandejas equipadas con vaacutelvulas rectangulares La mezcla del liacutequido y vapor
sobre la bandeja cubre una amplia gama de regiacutemenes de flujo desde burbujeo hasta
la condicioacuten de pulverizacioacuten dependiendo de los sistemas y de las condiciones de
operacioacuten La mayoriacutea de las bandejas deben operarse por encima de una cierta tasa a fin
de obtener comportamiento satisfactorio
Aacuterea de burbujeo de una torre de fraccionamiento
Rehervidor de glicol
La funcioacuten del rehervidor de glicol es calentar el TEG hasta la temperatura requerida
(400ordmF) para regenerarlo En algunos casos se puede inyectar Stripping gas (gas de
despojamiento) en el fondo del rehervidor y burbujea a traveacutes del TEG caliente para
ayudar a ldquodespojarrdquo el agua del TEG En este caso el vapor de agua Stripping gas y algo de
TEG vaporizado fluyen del rehervidor de glicol por el fondo de la columna despojadora ndash
regeneradora de glicol mientras el TEG rico fluye hacia abajo de la columna despojadora
de TEG y dentro del rehervidor efectuando la destilacioacuten del agua de la corriente de TEG
Rehervidor de Glicol
Bomba de circulacioacuten de glicol
Las maacutes usadas son de desplazamiento positivo La velocidad maacutexima de la bomba debe
estar comprendida en el rango de 300 a 350 rpm
Provee de circulacioacuten de TEG pobre a las contactora e impulsa la presioacuten del TEG
aproximadamente a 1300 psig Las partes de la bomba no deben tener contacto directo
con el glicol Esto a fin de evitar que el glicol se contamine ya que se produce espumaje
en el sistema y el producto se sale de las especificaciones del disentildeo
La temperatura maacutexima de bombeo debe ser del orden de 250degF
Bomba de circulacioacuten de glicol
Enfriador de glicol pobre
Enfriacutea el TEG pobre a 110ordmF antes que el TEG ingrese a las contactora
Filtros
La filtracioacuten del TEG es requerido para eliminar problemas de operacioacuten En la Planta de
gas los filtros son instalados aguas abajo del Tanque flash donde el mayor volumen de
gases disueltos ha sido liberado para maximizar la capacidad de los filtros Los filtros de
partiacuteculas son usados para remover soacutelidos y un filtro de carboacuten para remover materiales
disueltos Uno de estos filtros de partiacuteculas estaacute instalado aguas abajo del filtro de carboacuten
activado como un filtro de resguardo para remover arrastres de partiacuteculas finas de carboacuten
Filtro de carboacuten activado
El filtro de carboacuten activado es instalado para remover impurezas disueltas por ejemplo
hidrocarburos pesados productos quiacutemicos de tratamiento aceites de compresores y
productos de la degradacioacuten de TEG
El filtro de carboacuten activado al remover productos degradados del TEG mantiene el TEG
puro y con alta calidad Productos de la degradacioacuten del TEG pueden ser corrosivos y
podriacutea inducir a la aceleracioacuten de la corrosioacuten de equipos sino es removido del sistema
Filtro de carboacuten activado
Filtro de partiacuteculas de glicol
El TEG rico primero fluye a traveacutes de un filtro de partiacuteculas para remover soacutelidos El
contenido de soacutelidos en el TEG podriacutea conservarse por debajo de 100 ppm para prevenir
obstruccioacuten en el intercambiador de calor ensuciamiento en los empaques de la
contactora de glicol-gas y de la Columna despojadora del Reboiler deposicioacuten en los tubos
de calentamiento y espuma en el TEG Ellos son generalmente disentildeados para flujo
maacuteximos
Propiedades de los glicoles
Diferentes sistemas pueden ser usados dependiendo de la concentracioacuten de TEG a ser
alcanzada Usualmente la regeneracioacuten del glicol gastado es obtenida por destilacioacuten de la
solucioacuten a presioacuten atmosfeacuterica La temperatura de regeneracioacuten estaacute limitada por la
degradacioacuten teacutermica del glicol La pureza que puede ser alcanzada es aproximadamente
988 Cuando maacutes alta pureza de glicol es requerida se hace necesario operar bajo
operaciones de vaciacuteo o adicionando un gas de arrastre en orden para reducir la presioacuten
parcial del agua
El dietilenglicol fue usado durante los antildeos 1940 para deshidratar el gas natural
produciendo concentraciones de glicol en el rango de 95-96 y descensos del punto de
rociacuteo en el rango de 45-55 ordmF La introduccioacuten del trietilenglicol (TEG) permitioacute mayores
concentraciones del glicol pobre (98-99) sin excesivas peacuterdidas por vaporizacioacuten
Descensos del punto de rociacuteo en el rango de 65-75 ordmF son comunes de lograr con TEG y
con equipos especiales descensos del punto de rociacuteo mayores de 100ordmF pueden
obtenerse
Rango de temperatura operacional de los diferentes glicoles
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura operacional menor a 50ordmF
1048766 Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura de operacioacuten entre
50 ordmF ndash 120ordmF
1048766 Tetraetilenglicol CH2OH-CH2O-CH2CH2O-CH2CH2O-CH2CH2OH Temperatura de
operacioacuten mayor a 120ordmF
Viscosidad
Los fluidos que tienen viscosidad de 100 a 150 centipoises fluyen con dificultad por eso
es importante conocer la concentracioacuten de glicol y temperatura de trabajo del equipo
deshidratador
Reduccioacuten del punto de rociacuteo
Cuando el glicol absorbe agua se reduce la temperatura de rocioacute del gas natural a esto se
llama reduccioacuten del punto de rocioacute La reduccioacuten del punto de rocioacute se ve afectada por
1 Rata de flujo de glicol
2 Temperatura de contacto en el tope del absorbedor eficiencia del contacto glicolgas
3 Concentracioacuten del glicol pobre
Solubilidad
El glicol es soluble en condensados El trietilenglicol es maacutes soluble que el dietilenglicol la
solubilidad del TEG es de 500 ppm a 90degF mientras que la del DEG es solamente de
350ppm En el caso de hidrocarburos aromaacuteticos la solubilidad del glicol es todaviacutea mayor
Presioacuten de vapor
Es importante conocer la presioacuten de vapor del glicol para determinar las perdidas por
evaporacioacuten
Las peacuterdidas de glicol por evaporacioacuten tambieacuten deben ser consideradas cuidadosamente
En el regenerador se producen altas perdidas de EG por efectos de la evaporacioacuten al
tratar de alcanzar concentraciones del 95 mientras no sucede lo mismo cuando se
requiere purezas del 985 de TEG
Descripcioacuten de los procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural por tamices moleculares
Los tamices moleculares son dispositivos de adsorcioacuten fiacutesica de gran aplicacioacuten en la
deshidratacioacuten del gas natural (remocioacuten de agua) Su funcionamiento radica
principalmente en poner en contacto la mezcla gaseosa que entra por el tope del tamiz
compuesto por lechos adsorbentes con la finalidad de que dicho gas pase libremente
mientras el agua se queda retenida en los lechos los cuales son altamente afines con el
agua
Tamices Moleculares
Los tamices moleculares no trabajan de forma continua debido a que del mismo modo
como estos adsorben agua esta debe ser retirada para que los lechos puedan seguir
operando La manera como se retira el agua de los lechos es por medio de un proceso
conocido como regeneracioacuten el cual no es maacutes que hacer pasar gas de proceso a una
temperatura maacutes elevada a la de ebullicioacuten del agua para que esta salga por el tope del tamiz
en forma de vapor La regeneracioacuten tiene un tiempo de residencia entre ocho y doce horas
aproximadamente este tiempo es necesario para asegurar que toda el agua retenida en el
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
d) Compresioacuten o expansioacuten Es una parte tiacutepica del sistema de produccioacuten
recoleccioacuten de gas y arreglos del proceso Expansioacuten de presioacuten para conseguir
enfriamiento por el efecto Joule-Thompson se aplica normalmente con adicioacuten o
sin adicioacuten de inhibidores de hidrato Sin embargo en algunos casos este simple
acercamiento puede ser suficiente para uso de campo de los sistemas de elevacioacuten
de gas
e) Reacciones quiacutemicas inyeccioacuten o bombeo de un liacutequido reductor del punto de
rocioacute como el metanol
Los procesos de deshidratacioacuten de gases naturales maacutes usados a nivel mundial son los
basados en glicoles y desecantes soacutelidos Debido a su importancia se presentan a
continuacioacuten las ventajas y desventajas de ambos procesos
Ventajas Glicol
a) Bajo costo de instalacioacuten
b) Baja caiacuteda de presioacuten (5-10 psi) en comparacioacuten con unidades de
desecantes soacutelidos (10-50 psi)
c) Proceso continuo no por carga
d) La reposicioacuten del glicol se realiza faacutecilmente mientras que las cargas de las torres de
descantes soacutelidos consume mucho tiempo
e) La unidad de glicol requieren menor cantidad de calor de regeneracioacuten por libra de
agua removida
f) Los sistemas de glicol tienen la capacidad de operar en presencia de materiales o
componentes que pueden producir dantildeos en los desecantes soacutelidos Por ejemplo
hidrocarburos pesados
g) Las unidades de glicol pueden deshidratar el gas natural hasta obtener un contenido de
agua de 05 lbs de aguaMMPCS
Desventajas del glicol
a) Los puntos de rociacuteo del agua por debajo de -25 degF requieren gas de despojamiento en la
columna de regeneracioacuten
b) El glicol es susceptible a contaminacioacuten
c) El glicol es corrosivo cuando estaacute contaminado o descompuesto
Ventajas desecantes soacutelidos
a) Se pueden obtener puntos de rociacuteo del gas tan bajos como ndash150degF (1 ppmv de agua)
b) Son pocos afectados por pequentildeos cambio en la presioacuten la temperatura y el caudal de
gas
c) Son menos susceptibles a formacioacuten de espuma o corrosioacuten en los equipos
Desventajas desecantes soacutelidos
a) Alto costo
b) Alta caiacuteda de presioacuten (10-50 lpc)
c) Se contaminan faacutecilmente con hidrocarburos pesados CO2 H2S agua libre
d) Tendencia al rompimiento mecaacutenico de las partiacuteculas del desecante
e) Las instalaciones ocupan gran espacio y los equipos son muy pesados
f) Altos requerimiento de calor de regeneracioacuten en los lechos
g) Altos costos de operacioacuten
Proceso de absorcioacuten con glicol
La absorcioacuten de gases es una operacioacuten en la cual la corriente de gas natural se pone en
contacto con un solvente liacutequido que tenga la capacidad de absorber los componentes
maacutes pesados del gas con el fin de separarlos de manera selectiva y obtener una solucioacuten
de estos en el liacutequido para posteriormente ser separados del medio liquido en una torre
de destilacioacuten
Los glicoles y el metanol son los liacutequidos generalmente mas usados en la deshidratacioacuten
del gas natural El trietilenglicol (TEG) es el mas usado en procesos de absorcioacuten ya que
permite obtener temperaturas inferiores al punto de rociacuteo y que las peacuterdidas de vapor
sean menores que las obtenidas con otros glicoles Sin embargo el TEG no debe usarse
para temperaturas inferiores a 50 degF debido a problemas que pueden presentarse por
aumento de la viscosidad
La ecuacioacuten para obtener el caudal de glicol requerido en el proceso estaacute definida por la
siguiente forma QTEG= R ∆W
Doacutende
QTEG= Glicol requerido en el proceso (gal TEGMMPCN de gas procesado)
R Relacioacuten Glicol-Agua removida (gal TEGLb H2O removida)
∆W Cantidad de agua removida del gas (Lb de H2OMMPCN)
∆W= W1-W2
Doacutende
W1 Cantidad de agua en el gas huacutemedo (Lb de H2OMMPCN)
W2 Cantidad de agua en el gas seco (Lb H2OMMPCN)
Diagrama de proceso de una unidad de deshidratacioacuten de gas natural con TEG
Equipos principales en un proceso de deshidratacioacuten de gas natural utilizando
trietilenglicol
En la adsorcioacuten con glicol el proceso consiste en contactar el gas huacutemedo a alta presioacuten en
contracorriente con el liacutequido desecante en un absorbedor
La estructura interna de la columna absorbedora puede ser de platos de campana de
burbujeo empaque estructurado o empaque al azar La solucioacuten pobre de TEG entra por
el tope de la columna y absorbe el agua El gas seco sale por el tope del absorbedor
mientras que la solucioacuten rica de TEG (rica en agua) sale por el fondo y es regenerada en la
seccioacuten de regeneracioacuten de glicol
Torre de absorcioacuten o torre contactora gas ndash glicol
Es un equipo de transferencia de masa a elevada presioacuten y baja temperatura en
contracorriente cuyo fin es transferir la humedad del gas de alimentacioacuten al TEG en una
geometriacutea de etapas verticales formada por empaque estructurado para tener un buen
contacto gas-liacutequido
El gas de entrada proveniente del Filtro Separador de gas de entrada ingresa por el fondo
de la torre contactora de glicol
El agua en el gas de entrada es removida hasta 7LbMMPCS por contracorriente en
contacto con galones de TEG pobre-solucioacuten El TEG rico en ldquohumedadrdquo es enviado al
control de nivel de la columna regeneradora de glicol y al Sistema de Regeneracioacuten de
glicol El gas parcialmente seco fluye de la contactora de glicol al filtro coalescedor del gas
de entrada el cual remueve algo de glicol entrante con el gas
Tanque flash o tanque de venteo
Es tambieacuten considerado un separador gas-aceite-glicol (G-A-G) Mientras el TEG pobre
fluye a traveacutes de la contactora este absorbe agua y adicionalmente algunos hidrocarburos
y CO2 del gas huacutemedo La cantidad de gases disueltos es una condicioacuten de las condiciones
de operacioacuten de la contactora
El Tanque Flash conocido tambieacuten como Tanque de Venteo o Tanque de Vaporizacioacuten
instantaacutenea es considerado muchas veces una pieza opcional de un Sistema de
Deshidratacioacuten es usado para remover hidrocarburos gaseosos que han sido absorbidos
por el glicol rico al entrar en contacto iacutentimo en la contactora gas-glicol y antes que este
llegue a la columna despojadora de glicol Los gases disueltos son flasheados y separados
de la solucioacuten de TEG en el Tanque Flash como resultado de la caiacuteda de presioacuten y
elevacioacuten de temperatura del TEG rico El gas recuperado puede ser usado como
combustible para el rehervidor yo stripping gas (gas despojador) El Tanque Flash
normalmente trabaja bien en un rango de temperatura de 110ordmF a 130ordmF Comuacutenmente
en otras plantas de gas un Separador de dos fases con un tiempo de retencioacuten de 5
minutos se usa para remover el gas Si el hidrocarburo liacutequido estaacute presente en el glicol
rico un Separador de tres fases deberiacutea usarse para remover estos liacutequidos antes que
ellos lleguen al despojador y rehervidor Un tiempo de retencioacuten de liacutequidos entre 20 y 45
minutos dependiendo del tipo de hidrocarburo y cantidad de espuma podriacutea estimarse en
este Equipo
Depurador de entrada
El depurador (scrubber) de entrada previene inundaciones accidentales de grandes
cantidades de agua hidrocarburos u otros materiales dentro de la contactora de gas-
glicol
Es un equipo que funciona como el limpiador del gas de ingreso a la contactora gas-glicol
(Absorbedor) El agua liacutequida transportada con el gas podriacutea diluir el TEG disminuye la
eficiencia de la absorcioacuten requiriendo una mayor circulacioacuten de TEG incrementando la
carga vapor-liacutequido en la columna despojadora del rehervidor (Still Reboiler Column)
inundando la columna despojadora del rehervidor (reboiler) e incrementando sumamente
la carga de calor al rehervidor (reboiler) y altos requerimientos de gas Los resultados de
no usar el depurador (scrubber) de entrada incrementan las peacuterdidas de glicol y gas
huacutemedo Si el agua contiene sales y soacutelidos estos podriacutean depositarse en el rehervidor
(reboiler) ensuciando las superficies de calentamiento y posiblemente causar incendio Si
hidrocarburos liacutequidos estaacuten presentes estos podriacutean pasar a la columna despojadora del
rehervidor (reboiler) Las fracciones livianas podriacutean pasar a la cabeza como vapor y
podriacutean crear riesgo de fuego si se presenta en grandes cantidades
Filtro separador de gas de entrada
El filtro separador de gas de entrada coalesce y separa liacutequidos entrantes (si hubiera) del
gas ldquohuacutemedordquo proveniente de la salida del depurador (scrubber) antes de ingresar a la
contactora de glicol El filtro remueve algunas partiacuteculas del gas de hasta 3 micrones
Torre de regeneracioacuten o columnas destiladoras
En estas columnas los procesos de separacioacuten alcanzan sus objetivos mediante la creacioacuten
de dos o maacutes zonas que coexisten y que tienen diferencias de temperatura presioacuten
composicioacuten yo fase Cada especie molecular de la mezcla que se vaya a separar
reaccionara de modo uacutenico ante las distintas condiciones presentes en esas zonas En
consecuencia conforme el sistema se desplaza hacia el equilibrio cada especie presentara
una concentracioacuten diferente en cada zona dando como resultado una separacioacuten entre
las especies
Aacuterea de burbujeo
El aacuterea de burbujeo puede tener varios tipos de dispositivos tales como vaacutelvulas
campanas de burbujeo o los orificios de los platos de tamiz Los platos con campanas
fueron las preferidas por parte de la industria y aun son usadas en muchas instalaciones
Una bandeja de este tipo disentildeada apropiadamente puede tener praacutecticamente una
ilimitada relacioacuten de cambio es decir puede ser operada hasta con un flujo de vapor casi
nulo sin un significativo descenso de su funcionamiento Las bandejas de plato perforado
(tipo tamiz) son unos dispositivos ampliamente usados en la industria Ellas son faacuteciles de
disentildear con el nivel actual de desarrollo del orificio y se operan con la confiabilidad para la
mayoriacutea de los campos de actividad de operacioacuten Operan con aproximadamente 30 del
valor maacuteximo de la tasa de flujo de vapor No hay ldquolagrimeordquo de liacutequido desde la bandeja
superior aun a esta tasa tan baja
Las bandejas de vaacutelvulas existen muchos disentildeos disponibles Baacutesicamente son bandejas
de plato perforado con vaacutelvulas moacuteviles colocadas sobre las perforaciones Este disentildeo
tiene alta capacidad amplio campo de operacioacuten y buena eficiencia de separacioacuten Hay
tambieacuten bandejas equipadas con vaacutelvulas rectangulares La mezcla del liacutequido y vapor
sobre la bandeja cubre una amplia gama de regiacutemenes de flujo desde burbujeo hasta
la condicioacuten de pulverizacioacuten dependiendo de los sistemas y de las condiciones de
operacioacuten La mayoriacutea de las bandejas deben operarse por encima de una cierta tasa a fin
de obtener comportamiento satisfactorio
Aacuterea de burbujeo de una torre de fraccionamiento
Rehervidor de glicol
La funcioacuten del rehervidor de glicol es calentar el TEG hasta la temperatura requerida
(400ordmF) para regenerarlo En algunos casos se puede inyectar Stripping gas (gas de
despojamiento) en el fondo del rehervidor y burbujea a traveacutes del TEG caliente para
ayudar a ldquodespojarrdquo el agua del TEG En este caso el vapor de agua Stripping gas y algo de
TEG vaporizado fluyen del rehervidor de glicol por el fondo de la columna despojadora ndash
regeneradora de glicol mientras el TEG rico fluye hacia abajo de la columna despojadora
de TEG y dentro del rehervidor efectuando la destilacioacuten del agua de la corriente de TEG
Rehervidor de Glicol
Bomba de circulacioacuten de glicol
Las maacutes usadas son de desplazamiento positivo La velocidad maacutexima de la bomba debe
estar comprendida en el rango de 300 a 350 rpm
Provee de circulacioacuten de TEG pobre a las contactora e impulsa la presioacuten del TEG
aproximadamente a 1300 psig Las partes de la bomba no deben tener contacto directo
con el glicol Esto a fin de evitar que el glicol se contamine ya que se produce espumaje
en el sistema y el producto se sale de las especificaciones del disentildeo
La temperatura maacutexima de bombeo debe ser del orden de 250degF
Bomba de circulacioacuten de glicol
Enfriador de glicol pobre
Enfriacutea el TEG pobre a 110ordmF antes que el TEG ingrese a las contactora
Filtros
La filtracioacuten del TEG es requerido para eliminar problemas de operacioacuten En la Planta de
gas los filtros son instalados aguas abajo del Tanque flash donde el mayor volumen de
gases disueltos ha sido liberado para maximizar la capacidad de los filtros Los filtros de
partiacuteculas son usados para remover soacutelidos y un filtro de carboacuten para remover materiales
disueltos Uno de estos filtros de partiacuteculas estaacute instalado aguas abajo del filtro de carboacuten
activado como un filtro de resguardo para remover arrastres de partiacuteculas finas de carboacuten
Filtro de carboacuten activado
El filtro de carboacuten activado es instalado para remover impurezas disueltas por ejemplo
hidrocarburos pesados productos quiacutemicos de tratamiento aceites de compresores y
productos de la degradacioacuten de TEG
El filtro de carboacuten activado al remover productos degradados del TEG mantiene el TEG
puro y con alta calidad Productos de la degradacioacuten del TEG pueden ser corrosivos y
podriacutea inducir a la aceleracioacuten de la corrosioacuten de equipos sino es removido del sistema
Filtro de carboacuten activado
Filtro de partiacuteculas de glicol
El TEG rico primero fluye a traveacutes de un filtro de partiacuteculas para remover soacutelidos El
contenido de soacutelidos en el TEG podriacutea conservarse por debajo de 100 ppm para prevenir
obstruccioacuten en el intercambiador de calor ensuciamiento en los empaques de la
contactora de glicol-gas y de la Columna despojadora del Reboiler deposicioacuten en los tubos
de calentamiento y espuma en el TEG Ellos son generalmente disentildeados para flujo
maacuteximos
Propiedades de los glicoles
Diferentes sistemas pueden ser usados dependiendo de la concentracioacuten de TEG a ser
alcanzada Usualmente la regeneracioacuten del glicol gastado es obtenida por destilacioacuten de la
solucioacuten a presioacuten atmosfeacuterica La temperatura de regeneracioacuten estaacute limitada por la
degradacioacuten teacutermica del glicol La pureza que puede ser alcanzada es aproximadamente
988 Cuando maacutes alta pureza de glicol es requerida se hace necesario operar bajo
operaciones de vaciacuteo o adicionando un gas de arrastre en orden para reducir la presioacuten
parcial del agua
El dietilenglicol fue usado durante los antildeos 1940 para deshidratar el gas natural
produciendo concentraciones de glicol en el rango de 95-96 y descensos del punto de
rociacuteo en el rango de 45-55 ordmF La introduccioacuten del trietilenglicol (TEG) permitioacute mayores
concentraciones del glicol pobre (98-99) sin excesivas peacuterdidas por vaporizacioacuten
Descensos del punto de rociacuteo en el rango de 65-75 ordmF son comunes de lograr con TEG y
con equipos especiales descensos del punto de rociacuteo mayores de 100ordmF pueden
obtenerse
Rango de temperatura operacional de los diferentes glicoles
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura operacional menor a 50ordmF
1048766 Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura de operacioacuten entre
50 ordmF ndash 120ordmF
1048766 Tetraetilenglicol CH2OH-CH2O-CH2CH2O-CH2CH2O-CH2CH2OH Temperatura de
operacioacuten mayor a 120ordmF
Viscosidad
Los fluidos que tienen viscosidad de 100 a 150 centipoises fluyen con dificultad por eso
es importante conocer la concentracioacuten de glicol y temperatura de trabajo del equipo
deshidratador
Reduccioacuten del punto de rociacuteo
Cuando el glicol absorbe agua se reduce la temperatura de rocioacute del gas natural a esto se
llama reduccioacuten del punto de rocioacute La reduccioacuten del punto de rocioacute se ve afectada por
1 Rata de flujo de glicol
2 Temperatura de contacto en el tope del absorbedor eficiencia del contacto glicolgas
3 Concentracioacuten del glicol pobre
Solubilidad
El glicol es soluble en condensados El trietilenglicol es maacutes soluble que el dietilenglicol la
solubilidad del TEG es de 500 ppm a 90degF mientras que la del DEG es solamente de
350ppm En el caso de hidrocarburos aromaacuteticos la solubilidad del glicol es todaviacutea mayor
Presioacuten de vapor
Es importante conocer la presioacuten de vapor del glicol para determinar las perdidas por
evaporacioacuten
Las peacuterdidas de glicol por evaporacioacuten tambieacuten deben ser consideradas cuidadosamente
En el regenerador se producen altas perdidas de EG por efectos de la evaporacioacuten al
tratar de alcanzar concentraciones del 95 mientras no sucede lo mismo cuando se
requiere purezas del 985 de TEG
Descripcioacuten de los procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural por tamices moleculares
Los tamices moleculares son dispositivos de adsorcioacuten fiacutesica de gran aplicacioacuten en la
deshidratacioacuten del gas natural (remocioacuten de agua) Su funcionamiento radica
principalmente en poner en contacto la mezcla gaseosa que entra por el tope del tamiz
compuesto por lechos adsorbentes con la finalidad de que dicho gas pase libremente
mientras el agua se queda retenida en los lechos los cuales son altamente afines con el
agua
Tamices Moleculares
Los tamices moleculares no trabajan de forma continua debido a que del mismo modo
como estos adsorben agua esta debe ser retirada para que los lechos puedan seguir
operando La manera como se retira el agua de los lechos es por medio de un proceso
conocido como regeneracioacuten el cual no es maacutes que hacer pasar gas de proceso a una
temperatura maacutes elevada a la de ebullicioacuten del agua para que esta salga por el tope del tamiz
en forma de vapor La regeneracioacuten tiene un tiempo de residencia entre ocho y doce horas
aproximadamente este tiempo es necesario para asegurar que toda el agua retenida en el
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
f) Los sistemas de glicol tienen la capacidad de operar en presencia de materiales o
componentes que pueden producir dantildeos en los desecantes soacutelidos Por ejemplo
hidrocarburos pesados
g) Las unidades de glicol pueden deshidratar el gas natural hasta obtener un contenido de
agua de 05 lbs de aguaMMPCS
Desventajas del glicol
a) Los puntos de rociacuteo del agua por debajo de -25 degF requieren gas de despojamiento en la
columna de regeneracioacuten
b) El glicol es susceptible a contaminacioacuten
c) El glicol es corrosivo cuando estaacute contaminado o descompuesto
Ventajas desecantes soacutelidos
a) Se pueden obtener puntos de rociacuteo del gas tan bajos como ndash150degF (1 ppmv de agua)
b) Son pocos afectados por pequentildeos cambio en la presioacuten la temperatura y el caudal de
gas
c) Son menos susceptibles a formacioacuten de espuma o corrosioacuten en los equipos
Desventajas desecantes soacutelidos
a) Alto costo
b) Alta caiacuteda de presioacuten (10-50 lpc)
c) Se contaminan faacutecilmente con hidrocarburos pesados CO2 H2S agua libre
d) Tendencia al rompimiento mecaacutenico de las partiacuteculas del desecante
e) Las instalaciones ocupan gran espacio y los equipos son muy pesados
f) Altos requerimiento de calor de regeneracioacuten en los lechos
g) Altos costos de operacioacuten
Proceso de absorcioacuten con glicol
La absorcioacuten de gases es una operacioacuten en la cual la corriente de gas natural se pone en
contacto con un solvente liacutequido que tenga la capacidad de absorber los componentes
maacutes pesados del gas con el fin de separarlos de manera selectiva y obtener una solucioacuten
de estos en el liacutequido para posteriormente ser separados del medio liquido en una torre
de destilacioacuten
Los glicoles y el metanol son los liacutequidos generalmente mas usados en la deshidratacioacuten
del gas natural El trietilenglicol (TEG) es el mas usado en procesos de absorcioacuten ya que
permite obtener temperaturas inferiores al punto de rociacuteo y que las peacuterdidas de vapor
sean menores que las obtenidas con otros glicoles Sin embargo el TEG no debe usarse
para temperaturas inferiores a 50 degF debido a problemas que pueden presentarse por
aumento de la viscosidad
La ecuacioacuten para obtener el caudal de glicol requerido en el proceso estaacute definida por la
siguiente forma QTEG= R ∆W
Doacutende
QTEG= Glicol requerido en el proceso (gal TEGMMPCN de gas procesado)
R Relacioacuten Glicol-Agua removida (gal TEGLb H2O removida)
∆W Cantidad de agua removida del gas (Lb de H2OMMPCN)
∆W= W1-W2
Doacutende
W1 Cantidad de agua en el gas huacutemedo (Lb de H2OMMPCN)
W2 Cantidad de agua en el gas seco (Lb H2OMMPCN)
Diagrama de proceso de una unidad de deshidratacioacuten de gas natural con TEG
Equipos principales en un proceso de deshidratacioacuten de gas natural utilizando
trietilenglicol
En la adsorcioacuten con glicol el proceso consiste en contactar el gas huacutemedo a alta presioacuten en
contracorriente con el liacutequido desecante en un absorbedor
La estructura interna de la columna absorbedora puede ser de platos de campana de
burbujeo empaque estructurado o empaque al azar La solucioacuten pobre de TEG entra por
el tope de la columna y absorbe el agua El gas seco sale por el tope del absorbedor
mientras que la solucioacuten rica de TEG (rica en agua) sale por el fondo y es regenerada en la
seccioacuten de regeneracioacuten de glicol
Torre de absorcioacuten o torre contactora gas ndash glicol
Es un equipo de transferencia de masa a elevada presioacuten y baja temperatura en
contracorriente cuyo fin es transferir la humedad del gas de alimentacioacuten al TEG en una
geometriacutea de etapas verticales formada por empaque estructurado para tener un buen
contacto gas-liacutequido
El gas de entrada proveniente del Filtro Separador de gas de entrada ingresa por el fondo
de la torre contactora de glicol
El agua en el gas de entrada es removida hasta 7LbMMPCS por contracorriente en
contacto con galones de TEG pobre-solucioacuten El TEG rico en ldquohumedadrdquo es enviado al
control de nivel de la columna regeneradora de glicol y al Sistema de Regeneracioacuten de
glicol El gas parcialmente seco fluye de la contactora de glicol al filtro coalescedor del gas
de entrada el cual remueve algo de glicol entrante con el gas
Tanque flash o tanque de venteo
Es tambieacuten considerado un separador gas-aceite-glicol (G-A-G) Mientras el TEG pobre
fluye a traveacutes de la contactora este absorbe agua y adicionalmente algunos hidrocarburos
y CO2 del gas huacutemedo La cantidad de gases disueltos es una condicioacuten de las condiciones
de operacioacuten de la contactora
El Tanque Flash conocido tambieacuten como Tanque de Venteo o Tanque de Vaporizacioacuten
instantaacutenea es considerado muchas veces una pieza opcional de un Sistema de
Deshidratacioacuten es usado para remover hidrocarburos gaseosos que han sido absorbidos
por el glicol rico al entrar en contacto iacutentimo en la contactora gas-glicol y antes que este
llegue a la columna despojadora de glicol Los gases disueltos son flasheados y separados
de la solucioacuten de TEG en el Tanque Flash como resultado de la caiacuteda de presioacuten y
elevacioacuten de temperatura del TEG rico El gas recuperado puede ser usado como
combustible para el rehervidor yo stripping gas (gas despojador) El Tanque Flash
normalmente trabaja bien en un rango de temperatura de 110ordmF a 130ordmF Comuacutenmente
en otras plantas de gas un Separador de dos fases con un tiempo de retencioacuten de 5
minutos se usa para remover el gas Si el hidrocarburo liacutequido estaacute presente en el glicol
rico un Separador de tres fases deberiacutea usarse para remover estos liacutequidos antes que
ellos lleguen al despojador y rehervidor Un tiempo de retencioacuten de liacutequidos entre 20 y 45
minutos dependiendo del tipo de hidrocarburo y cantidad de espuma podriacutea estimarse en
este Equipo
Depurador de entrada
El depurador (scrubber) de entrada previene inundaciones accidentales de grandes
cantidades de agua hidrocarburos u otros materiales dentro de la contactora de gas-
glicol
Es un equipo que funciona como el limpiador del gas de ingreso a la contactora gas-glicol
(Absorbedor) El agua liacutequida transportada con el gas podriacutea diluir el TEG disminuye la
eficiencia de la absorcioacuten requiriendo una mayor circulacioacuten de TEG incrementando la
carga vapor-liacutequido en la columna despojadora del rehervidor (Still Reboiler Column)
inundando la columna despojadora del rehervidor (reboiler) e incrementando sumamente
la carga de calor al rehervidor (reboiler) y altos requerimientos de gas Los resultados de
no usar el depurador (scrubber) de entrada incrementan las peacuterdidas de glicol y gas
huacutemedo Si el agua contiene sales y soacutelidos estos podriacutean depositarse en el rehervidor
(reboiler) ensuciando las superficies de calentamiento y posiblemente causar incendio Si
hidrocarburos liacutequidos estaacuten presentes estos podriacutean pasar a la columna despojadora del
rehervidor (reboiler) Las fracciones livianas podriacutean pasar a la cabeza como vapor y
podriacutean crear riesgo de fuego si se presenta en grandes cantidades
Filtro separador de gas de entrada
El filtro separador de gas de entrada coalesce y separa liacutequidos entrantes (si hubiera) del
gas ldquohuacutemedordquo proveniente de la salida del depurador (scrubber) antes de ingresar a la
contactora de glicol El filtro remueve algunas partiacuteculas del gas de hasta 3 micrones
Torre de regeneracioacuten o columnas destiladoras
En estas columnas los procesos de separacioacuten alcanzan sus objetivos mediante la creacioacuten
de dos o maacutes zonas que coexisten y que tienen diferencias de temperatura presioacuten
composicioacuten yo fase Cada especie molecular de la mezcla que se vaya a separar
reaccionara de modo uacutenico ante las distintas condiciones presentes en esas zonas En
consecuencia conforme el sistema se desplaza hacia el equilibrio cada especie presentara
una concentracioacuten diferente en cada zona dando como resultado una separacioacuten entre
las especies
Aacuterea de burbujeo
El aacuterea de burbujeo puede tener varios tipos de dispositivos tales como vaacutelvulas
campanas de burbujeo o los orificios de los platos de tamiz Los platos con campanas
fueron las preferidas por parte de la industria y aun son usadas en muchas instalaciones
Una bandeja de este tipo disentildeada apropiadamente puede tener praacutecticamente una
ilimitada relacioacuten de cambio es decir puede ser operada hasta con un flujo de vapor casi
nulo sin un significativo descenso de su funcionamiento Las bandejas de plato perforado
(tipo tamiz) son unos dispositivos ampliamente usados en la industria Ellas son faacuteciles de
disentildear con el nivel actual de desarrollo del orificio y se operan con la confiabilidad para la
mayoriacutea de los campos de actividad de operacioacuten Operan con aproximadamente 30 del
valor maacuteximo de la tasa de flujo de vapor No hay ldquolagrimeordquo de liacutequido desde la bandeja
superior aun a esta tasa tan baja
Las bandejas de vaacutelvulas existen muchos disentildeos disponibles Baacutesicamente son bandejas
de plato perforado con vaacutelvulas moacuteviles colocadas sobre las perforaciones Este disentildeo
tiene alta capacidad amplio campo de operacioacuten y buena eficiencia de separacioacuten Hay
tambieacuten bandejas equipadas con vaacutelvulas rectangulares La mezcla del liacutequido y vapor
sobre la bandeja cubre una amplia gama de regiacutemenes de flujo desde burbujeo hasta
la condicioacuten de pulverizacioacuten dependiendo de los sistemas y de las condiciones de
operacioacuten La mayoriacutea de las bandejas deben operarse por encima de una cierta tasa a fin
de obtener comportamiento satisfactorio
Aacuterea de burbujeo de una torre de fraccionamiento
Rehervidor de glicol
La funcioacuten del rehervidor de glicol es calentar el TEG hasta la temperatura requerida
(400ordmF) para regenerarlo En algunos casos se puede inyectar Stripping gas (gas de
despojamiento) en el fondo del rehervidor y burbujea a traveacutes del TEG caliente para
ayudar a ldquodespojarrdquo el agua del TEG En este caso el vapor de agua Stripping gas y algo de
TEG vaporizado fluyen del rehervidor de glicol por el fondo de la columna despojadora ndash
regeneradora de glicol mientras el TEG rico fluye hacia abajo de la columna despojadora
de TEG y dentro del rehervidor efectuando la destilacioacuten del agua de la corriente de TEG
Rehervidor de Glicol
Bomba de circulacioacuten de glicol
Las maacutes usadas son de desplazamiento positivo La velocidad maacutexima de la bomba debe
estar comprendida en el rango de 300 a 350 rpm
Provee de circulacioacuten de TEG pobre a las contactora e impulsa la presioacuten del TEG
aproximadamente a 1300 psig Las partes de la bomba no deben tener contacto directo
con el glicol Esto a fin de evitar que el glicol se contamine ya que se produce espumaje
en el sistema y el producto se sale de las especificaciones del disentildeo
La temperatura maacutexima de bombeo debe ser del orden de 250degF
Bomba de circulacioacuten de glicol
Enfriador de glicol pobre
Enfriacutea el TEG pobre a 110ordmF antes que el TEG ingrese a las contactora
Filtros
La filtracioacuten del TEG es requerido para eliminar problemas de operacioacuten En la Planta de
gas los filtros son instalados aguas abajo del Tanque flash donde el mayor volumen de
gases disueltos ha sido liberado para maximizar la capacidad de los filtros Los filtros de
partiacuteculas son usados para remover soacutelidos y un filtro de carboacuten para remover materiales
disueltos Uno de estos filtros de partiacuteculas estaacute instalado aguas abajo del filtro de carboacuten
activado como un filtro de resguardo para remover arrastres de partiacuteculas finas de carboacuten
Filtro de carboacuten activado
El filtro de carboacuten activado es instalado para remover impurezas disueltas por ejemplo
hidrocarburos pesados productos quiacutemicos de tratamiento aceites de compresores y
productos de la degradacioacuten de TEG
El filtro de carboacuten activado al remover productos degradados del TEG mantiene el TEG
puro y con alta calidad Productos de la degradacioacuten del TEG pueden ser corrosivos y
podriacutea inducir a la aceleracioacuten de la corrosioacuten de equipos sino es removido del sistema
Filtro de carboacuten activado
Filtro de partiacuteculas de glicol
El TEG rico primero fluye a traveacutes de un filtro de partiacuteculas para remover soacutelidos El
contenido de soacutelidos en el TEG podriacutea conservarse por debajo de 100 ppm para prevenir
obstruccioacuten en el intercambiador de calor ensuciamiento en los empaques de la
contactora de glicol-gas y de la Columna despojadora del Reboiler deposicioacuten en los tubos
de calentamiento y espuma en el TEG Ellos son generalmente disentildeados para flujo
maacuteximos
Propiedades de los glicoles
Diferentes sistemas pueden ser usados dependiendo de la concentracioacuten de TEG a ser
alcanzada Usualmente la regeneracioacuten del glicol gastado es obtenida por destilacioacuten de la
solucioacuten a presioacuten atmosfeacuterica La temperatura de regeneracioacuten estaacute limitada por la
degradacioacuten teacutermica del glicol La pureza que puede ser alcanzada es aproximadamente
988 Cuando maacutes alta pureza de glicol es requerida se hace necesario operar bajo
operaciones de vaciacuteo o adicionando un gas de arrastre en orden para reducir la presioacuten
parcial del agua
El dietilenglicol fue usado durante los antildeos 1940 para deshidratar el gas natural
produciendo concentraciones de glicol en el rango de 95-96 y descensos del punto de
rociacuteo en el rango de 45-55 ordmF La introduccioacuten del trietilenglicol (TEG) permitioacute mayores
concentraciones del glicol pobre (98-99) sin excesivas peacuterdidas por vaporizacioacuten
Descensos del punto de rociacuteo en el rango de 65-75 ordmF son comunes de lograr con TEG y
con equipos especiales descensos del punto de rociacuteo mayores de 100ordmF pueden
obtenerse
Rango de temperatura operacional de los diferentes glicoles
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura operacional menor a 50ordmF
1048766 Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura de operacioacuten entre
50 ordmF ndash 120ordmF
1048766 Tetraetilenglicol CH2OH-CH2O-CH2CH2O-CH2CH2O-CH2CH2OH Temperatura de
operacioacuten mayor a 120ordmF
Viscosidad
Los fluidos que tienen viscosidad de 100 a 150 centipoises fluyen con dificultad por eso
es importante conocer la concentracioacuten de glicol y temperatura de trabajo del equipo
deshidratador
Reduccioacuten del punto de rociacuteo
Cuando el glicol absorbe agua se reduce la temperatura de rocioacute del gas natural a esto se
llama reduccioacuten del punto de rocioacute La reduccioacuten del punto de rocioacute se ve afectada por
1 Rata de flujo de glicol
2 Temperatura de contacto en el tope del absorbedor eficiencia del contacto glicolgas
3 Concentracioacuten del glicol pobre
Solubilidad
El glicol es soluble en condensados El trietilenglicol es maacutes soluble que el dietilenglicol la
solubilidad del TEG es de 500 ppm a 90degF mientras que la del DEG es solamente de
350ppm En el caso de hidrocarburos aromaacuteticos la solubilidad del glicol es todaviacutea mayor
Presioacuten de vapor
Es importante conocer la presioacuten de vapor del glicol para determinar las perdidas por
evaporacioacuten
Las peacuterdidas de glicol por evaporacioacuten tambieacuten deben ser consideradas cuidadosamente
En el regenerador se producen altas perdidas de EG por efectos de la evaporacioacuten al
tratar de alcanzar concentraciones del 95 mientras no sucede lo mismo cuando se
requiere purezas del 985 de TEG
Descripcioacuten de los procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural por tamices moleculares
Los tamices moleculares son dispositivos de adsorcioacuten fiacutesica de gran aplicacioacuten en la
deshidratacioacuten del gas natural (remocioacuten de agua) Su funcionamiento radica
principalmente en poner en contacto la mezcla gaseosa que entra por el tope del tamiz
compuesto por lechos adsorbentes con la finalidad de que dicho gas pase libremente
mientras el agua se queda retenida en los lechos los cuales son altamente afines con el
agua
Tamices Moleculares
Los tamices moleculares no trabajan de forma continua debido a que del mismo modo
como estos adsorben agua esta debe ser retirada para que los lechos puedan seguir
operando La manera como se retira el agua de los lechos es por medio de un proceso
conocido como regeneracioacuten el cual no es maacutes que hacer pasar gas de proceso a una
temperatura maacutes elevada a la de ebullicioacuten del agua para que esta salga por el tope del tamiz
en forma de vapor La regeneracioacuten tiene un tiempo de residencia entre ocho y doce horas
aproximadamente este tiempo es necesario para asegurar que toda el agua retenida en el
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
f) Altos requerimiento de calor de regeneracioacuten en los lechos
g) Altos costos de operacioacuten
Proceso de absorcioacuten con glicol
La absorcioacuten de gases es una operacioacuten en la cual la corriente de gas natural se pone en
contacto con un solvente liacutequido que tenga la capacidad de absorber los componentes
maacutes pesados del gas con el fin de separarlos de manera selectiva y obtener una solucioacuten
de estos en el liacutequido para posteriormente ser separados del medio liquido en una torre
de destilacioacuten
Los glicoles y el metanol son los liacutequidos generalmente mas usados en la deshidratacioacuten
del gas natural El trietilenglicol (TEG) es el mas usado en procesos de absorcioacuten ya que
permite obtener temperaturas inferiores al punto de rociacuteo y que las peacuterdidas de vapor
sean menores que las obtenidas con otros glicoles Sin embargo el TEG no debe usarse
para temperaturas inferiores a 50 degF debido a problemas que pueden presentarse por
aumento de la viscosidad
La ecuacioacuten para obtener el caudal de glicol requerido en el proceso estaacute definida por la
siguiente forma QTEG= R ∆W
Doacutende
QTEG= Glicol requerido en el proceso (gal TEGMMPCN de gas procesado)
R Relacioacuten Glicol-Agua removida (gal TEGLb H2O removida)
∆W Cantidad de agua removida del gas (Lb de H2OMMPCN)
∆W= W1-W2
Doacutende
W1 Cantidad de agua en el gas huacutemedo (Lb de H2OMMPCN)
W2 Cantidad de agua en el gas seco (Lb H2OMMPCN)
Diagrama de proceso de una unidad de deshidratacioacuten de gas natural con TEG
Equipos principales en un proceso de deshidratacioacuten de gas natural utilizando
trietilenglicol
En la adsorcioacuten con glicol el proceso consiste en contactar el gas huacutemedo a alta presioacuten en
contracorriente con el liacutequido desecante en un absorbedor
La estructura interna de la columna absorbedora puede ser de platos de campana de
burbujeo empaque estructurado o empaque al azar La solucioacuten pobre de TEG entra por
el tope de la columna y absorbe el agua El gas seco sale por el tope del absorbedor
mientras que la solucioacuten rica de TEG (rica en agua) sale por el fondo y es regenerada en la
seccioacuten de regeneracioacuten de glicol
Torre de absorcioacuten o torre contactora gas ndash glicol
Es un equipo de transferencia de masa a elevada presioacuten y baja temperatura en
contracorriente cuyo fin es transferir la humedad del gas de alimentacioacuten al TEG en una
geometriacutea de etapas verticales formada por empaque estructurado para tener un buen
contacto gas-liacutequido
El gas de entrada proveniente del Filtro Separador de gas de entrada ingresa por el fondo
de la torre contactora de glicol
El agua en el gas de entrada es removida hasta 7LbMMPCS por contracorriente en
contacto con galones de TEG pobre-solucioacuten El TEG rico en ldquohumedadrdquo es enviado al
control de nivel de la columna regeneradora de glicol y al Sistema de Regeneracioacuten de
glicol El gas parcialmente seco fluye de la contactora de glicol al filtro coalescedor del gas
de entrada el cual remueve algo de glicol entrante con el gas
Tanque flash o tanque de venteo
Es tambieacuten considerado un separador gas-aceite-glicol (G-A-G) Mientras el TEG pobre
fluye a traveacutes de la contactora este absorbe agua y adicionalmente algunos hidrocarburos
y CO2 del gas huacutemedo La cantidad de gases disueltos es una condicioacuten de las condiciones
de operacioacuten de la contactora
El Tanque Flash conocido tambieacuten como Tanque de Venteo o Tanque de Vaporizacioacuten
instantaacutenea es considerado muchas veces una pieza opcional de un Sistema de
Deshidratacioacuten es usado para remover hidrocarburos gaseosos que han sido absorbidos
por el glicol rico al entrar en contacto iacutentimo en la contactora gas-glicol y antes que este
llegue a la columna despojadora de glicol Los gases disueltos son flasheados y separados
de la solucioacuten de TEG en el Tanque Flash como resultado de la caiacuteda de presioacuten y
elevacioacuten de temperatura del TEG rico El gas recuperado puede ser usado como
combustible para el rehervidor yo stripping gas (gas despojador) El Tanque Flash
normalmente trabaja bien en un rango de temperatura de 110ordmF a 130ordmF Comuacutenmente
en otras plantas de gas un Separador de dos fases con un tiempo de retencioacuten de 5
minutos se usa para remover el gas Si el hidrocarburo liacutequido estaacute presente en el glicol
rico un Separador de tres fases deberiacutea usarse para remover estos liacutequidos antes que
ellos lleguen al despojador y rehervidor Un tiempo de retencioacuten de liacutequidos entre 20 y 45
minutos dependiendo del tipo de hidrocarburo y cantidad de espuma podriacutea estimarse en
este Equipo
Depurador de entrada
El depurador (scrubber) de entrada previene inundaciones accidentales de grandes
cantidades de agua hidrocarburos u otros materiales dentro de la contactora de gas-
glicol
Es un equipo que funciona como el limpiador del gas de ingreso a la contactora gas-glicol
(Absorbedor) El agua liacutequida transportada con el gas podriacutea diluir el TEG disminuye la
eficiencia de la absorcioacuten requiriendo una mayor circulacioacuten de TEG incrementando la
carga vapor-liacutequido en la columna despojadora del rehervidor (Still Reboiler Column)
inundando la columna despojadora del rehervidor (reboiler) e incrementando sumamente
la carga de calor al rehervidor (reboiler) y altos requerimientos de gas Los resultados de
no usar el depurador (scrubber) de entrada incrementan las peacuterdidas de glicol y gas
huacutemedo Si el agua contiene sales y soacutelidos estos podriacutean depositarse en el rehervidor
(reboiler) ensuciando las superficies de calentamiento y posiblemente causar incendio Si
hidrocarburos liacutequidos estaacuten presentes estos podriacutean pasar a la columna despojadora del
rehervidor (reboiler) Las fracciones livianas podriacutean pasar a la cabeza como vapor y
podriacutean crear riesgo de fuego si se presenta en grandes cantidades
Filtro separador de gas de entrada
El filtro separador de gas de entrada coalesce y separa liacutequidos entrantes (si hubiera) del
gas ldquohuacutemedordquo proveniente de la salida del depurador (scrubber) antes de ingresar a la
contactora de glicol El filtro remueve algunas partiacuteculas del gas de hasta 3 micrones
Torre de regeneracioacuten o columnas destiladoras
En estas columnas los procesos de separacioacuten alcanzan sus objetivos mediante la creacioacuten
de dos o maacutes zonas que coexisten y que tienen diferencias de temperatura presioacuten
composicioacuten yo fase Cada especie molecular de la mezcla que se vaya a separar
reaccionara de modo uacutenico ante las distintas condiciones presentes en esas zonas En
consecuencia conforme el sistema se desplaza hacia el equilibrio cada especie presentara
una concentracioacuten diferente en cada zona dando como resultado una separacioacuten entre
las especies
Aacuterea de burbujeo
El aacuterea de burbujeo puede tener varios tipos de dispositivos tales como vaacutelvulas
campanas de burbujeo o los orificios de los platos de tamiz Los platos con campanas
fueron las preferidas por parte de la industria y aun son usadas en muchas instalaciones
Una bandeja de este tipo disentildeada apropiadamente puede tener praacutecticamente una
ilimitada relacioacuten de cambio es decir puede ser operada hasta con un flujo de vapor casi
nulo sin un significativo descenso de su funcionamiento Las bandejas de plato perforado
(tipo tamiz) son unos dispositivos ampliamente usados en la industria Ellas son faacuteciles de
disentildear con el nivel actual de desarrollo del orificio y se operan con la confiabilidad para la
mayoriacutea de los campos de actividad de operacioacuten Operan con aproximadamente 30 del
valor maacuteximo de la tasa de flujo de vapor No hay ldquolagrimeordquo de liacutequido desde la bandeja
superior aun a esta tasa tan baja
Las bandejas de vaacutelvulas existen muchos disentildeos disponibles Baacutesicamente son bandejas
de plato perforado con vaacutelvulas moacuteviles colocadas sobre las perforaciones Este disentildeo
tiene alta capacidad amplio campo de operacioacuten y buena eficiencia de separacioacuten Hay
tambieacuten bandejas equipadas con vaacutelvulas rectangulares La mezcla del liacutequido y vapor
sobre la bandeja cubre una amplia gama de regiacutemenes de flujo desde burbujeo hasta
la condicioacuten de pulverizacioacuten dependiendo de los sistemas y de las condiciones de
operacioacuten La mayoriacutea de las bandejas deben operarse por encima de una cierta tasa a fin
de obtener comportamiento satisfactorio
Aacuterea de burbujeo de una torre de fraccionamiento
Rehervidor de glicol
La funcioacuten del rehervidor de glicol es calentar el TEG hasta la temperatura requerida
(400ordmF) para regenerarlo En algunos casos se puede inyectar Stripping gas (gas de
despojamiento) en el fondo del rehervidor y burbujea a traveacutes del TEG caliente para
ayudar a ldquodespojarrdquo el agua del TEG En este caso el vapor de agua Stripping gas y algo de
TEG vaporizado fluyen del rehervidor de glicol por el fondo de la columna despojadora ndash
regeneradora de glicol mientras el TEG rico fluye hacia abajo de la columna despojadora
de TEG y dentro del rehervidor efectuando la destilacioacuten del agua de la corriente de TEG
Rehervidor de Glicol
Bomba de circulacioacuten de glicol
Las maacutes usadas son de desplazamiento positivo La velocidad maacutexima de la bomba debe
estar comprendida en el rango de 300 a 350 rpm
Provee de circulacioacuten de TEG pobre a las contactora e impulsa la presioacuten del TEG
aproximadamente a 1300 psig Las partes de la bomba no deben tener contacto directo
con el glicol Esto a fin de evitar que el glicol se contamine ya que se produce espumaje
en el sistema y el producto se sale de las especificaciones del disentildeo
La temperatura maacutexima de bombeo debe ser del orden de 250degF
Bomba de circulacioacuten de glicol
Enfriador de glicol pobre
Enfriacutea el TEG pobre a 110ordmF antes que el TEG ingrese a las contactora
Filtros
La filtracioacuten del TEG es requerido para eliminar problemas de operacioacuten En la Planta de
gas los filtros son instalados aguas abajo del Tanque flash donde el mayor volumen de
gases disueltos ha sido liberado para maximizar la capacidad de los filtros Los filtros de
partiacuteculas son usados para remover soacutelidos y un filtro de carboacuten para remover materiales
disueltos Uno de estos filtros de partiacuteculas estaacute instalado aguas abajo del filtro de carboacuten
activado como un filtro de resguardo para remover arrastres de partiacuteculas finas de carboacuten
Filtro de carboacuten activado
El filtro de carboacuten activado es instalado para remover impurezas disueltas por ejemplo
hidrocarburos pesados productos quiacutemicos de tratamiento aceites de compresores y
productos de la degradacioacuten de TEG
El filtro de carboacuten activado al remover productos degradados del TEG mantiene el TEG
puro y con alta calidad Productos de la degradacioacuten del TEG pueden ser corrosivos y
podriacutea inducir a la aceleracioacuten de la corrosioacuten de equipos sino es removido del sistema
Filtro de carboacuten activado
Filtro de partiacuteculas de glicol
El TEG rico primero fluye a traveacutes de un filtro de partiacuteculas para remover soacutelidos El
contenido de soacutelidos en el TEG podriacutea conservarse por debajo de 100 ppm para prevenir
obstruccioacuten en el intercambiador de calor ensuciamiento en los empaques de la
contactora de glicol-gas y de la Columna despojadora del Reboiler deposicioacuten en los tubos
de calentamiento y espuma en el TEG Ellos son generalmente disentildeados para flujo
maacuteximos
Propiedades de los glicoles
Diferentes sistemas pueden ser usados dependiendo de la concentracioacuten de TEG a ser
alcanzada Usualmente la regeneracioacuten del glicol gastado es obtenida por destilacioacuten de la
solucioacuten a presioacuten atmosfeacuterica La temperatura de regeneracioacuten estaacute limitada por la
degradacioacuten teacutermica del glicol La pureza que puede ser alcanzada es aproximadamente
988 Cuando maacutes alta pureza de glicol es requerida se hace necesario operar bajo
operaciones de vaciacuteo o adicionando un gas de arrastre en orden para reducir la presioacuten
parcial del agua
El dietilenglicol fue usado durante los antildeos 1940 para deshidratar el gas natural
produciendo concentraciones de glicol en el rango de 95-96 y descensos del punto de
rociacuteo en el rango de 45-55 ordmF La introduccioacuten del trietilenglicol (TEG) permitioacute mayores
concentraciones del glicol pobre (98-99) sin excesivas peacuterdidas por vaporizacioacuten
Descensos del punto de rociacuteo en el rango de 65-75 ordmF son comunes de lograr con TEG y
con equipos especiales descensos del punto de rociacuteo mayores de 100ordmF pueden
obtenerse
Rango de temperatura operacional de los diferentes glicoles
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura operacional menor a 50ordmF
1048766 Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura de operacioacuten entre
50 ordmF ndash 120ordmF
1048766 Tetraetilenglicol CH2OH-CH2O-CH2CH2O-CH2CH2O-CH2CH2OH Temperatura de
operacioacuten mayor a 120ordmF
Viscosidad
Los fluidos que tienen viscosidad de 100 a 150 centipoises fluyen con dificultad por eso
es importante conocer la concentracioacuten de glicol y temperatura de trabajo del equipo
deshidratador
Reduccioacuten del punto de rociacuteo
Cuando el glicol absorbe agua se reduce la temperatura de rocioacute del gas natural a esto se
llama reduccioacuten del punto de rocioacute La reduccioacuten del punto de rocioacute se ve afectada por
1 Rata de flujo de glicol
2 Temperatura de contacto en el tope del absorbedor eficiencia del contacto glicolgas
3 Concentracioacuten del glicol pobre
Solubilidad
El glicol es soluble en condensados El trietilenglicol es maacutes soluble que el dietilenglicol la
solubilidad del TEG es de 500 ppm a 90degF mientras que la del DEG es solamente de
350ppm En el caso de hidrocarburos aromaacuteticos la solubilidad del glicol es todaviacutea mayor
Presioacuten de vapor
Es importante conocer la presioacuten de vapor del glicol para determinar las perdidas por
evaporacioacuten
Las peacuterdidas de glicol por evaporacioacuten tambieacuten deben ser consideradas cuidadosamente
En el regenerador se producen altas perdidas de EG por efectos de la evaporacioacuten al
tratar de alcanzar concentraciones del 95 mientras no sucede lo mismo cuando se
requiere purezas del 985 de TEG
Descripcioacuten de los procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural por tamices moleculares
Los tamices moleculares son dispositivos de adsorcioacuten fiacutesica de gran aplicacioacuten en la
deshidratacioacuten del gas natural (remocioacuten de agua) Su funcionamiento radica
principalmente en poner en contacto la mezcla gaseosa que entra por el tope del tamiz
compuesto por lechos adsorbentes con la finalidad de que dicho gas pase libremente
mientras el agua se queda retenida en los lechos los cuales son altamente afines con el
agua
Tamices Moleculares
Los tamices moleculares no trabajan de forma continua debido a que del mismo modo
como estos adsorben agua esta debe ser retirada para que los lechos puedan seguir
operando La manera como se retira el agua de los lechos es por medio de un proceso
conocido como regeneracioacuten el cual no es maacutes que hacer pasar gas de proceso a una
temperatura maacutes elevada a la de ebullicioacuten del agua para que esta salga por el tope del tamiz
en forma de vapor La regeneracioacuten tiene un tiempo de residencia entre ocho y doce horas
aproximadamente este tiempo es necesario para asegurar que toda el agua retenida en el
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
W1 Cantidad de agua en el gas huacutemedo (Lb de H2OMMPCN)
W2 Cantidad de agua en el gas seco (Lb H2OMMPCN)
Diagrama de proceso de una unidad de deshidratacioacuten de gas natural con TEG
Equipos principales en un proceso de deshidratacioacuten de gas natural utilizando
trietilenglicol
En la adsorcioacuten con glicol el proceso consiste en contactar el gas huacutemedo a alta presioacuten en
contracorriente con el liacutequido desecante en un absorbedor
La estructura interna de la columna absorbedora puede ser de platos de campana de
burbujeo empaque estructurado o empaque al azar La solucioacuten pobre de TEG entra por
el tope de la columna y absorbe el agua El gas seco sale por el tope del absorbedor
mientras que la solucioacuten rica de TEG (rica en agua) sale por el fondo y es regenerada en la
seccioacuten de regeneracioacuten de glicol
Torre de absorcioacuten o torre contactora gas ndash glicol
Es un equipo de transferencia de masa a elevada presioacuten y baja temperatura en
contracorriente cuyo fin es transferir la humedad del gas de alimentacioacuten al TEG en una
geometriacutea de etapas verticales formada por empaque estructurado para tener un buen
contacto gas-liacutequido
El gas de entrada proveniente del Filtro Separador de gas de entrada ingresa por el fondo
de la torre contactora de glicol
El agua en el gas de entrada es removida hasta 7LbMMPCS por contracorriente en
contacto con galones de TEG pobre-solucioacuten El TEG rico en ldquohumedadrdquo es enviado al
control de nivel de la columna regeneradora de glicol y al Sistema de Regeneracioacuten de
glicol El gas parcialmente seco fluye de la contactora de glicol al filtro coalescedor del gas
de entrada el cual remueve algo de glicol entrante con el gas
Tanque flash o tanque de venteo
Es tambieacuten considerado un separador gas-aceite-glicol (G-A-G) Mientras el TEG pobre
fluye a traveacutes de la contactora este absorbe agua y adicionalmente algunos hidrocarburos
y CO2 del gas huacutemedo La cantidad de gases disueltos es una condicioacuten de las condiciones
de operacioacuten de la contactora
El Tanque Flash conocido tambieacuten como Tanque de Venteo o Tanque de Vaporizacioacuten
instantaacutenea es considerado muchas veces una pieza opcional de un Sistema de
Deshidratacioacuten es usado para remover hidrocarburos gaseosos que han sido absorbidos
por el glicol rico al entrar en contacto iacutentimo en la contactora gas-glicol y antes que este
llegue a la columna despojadora de glicol Los gases disueltos son flasheados y separados
de la solucioacuten de TEG en el Tanque Flash como resultado de la caiacuteda de presioacuten y
elevacioacuten de temperatura del TEG rico El gas recuperado puede ser usado como
combustible para el rehervidor yo stripping gas (gas despojador) El Tanque Flash
normalmente trabaja bien en un rango de temperatura de 110ordmF a 130ordmF Comuacutenmente
en otras plantas de gas un Separador de dos fases con un tiempo de retencioacuten de 5
minutos se usa para remover el gas Si el hidrocarburo liacutequido estaacute presente en el glicol
rico un Separador de tres fases deberiacutea usarse para remover estos liacutequidos antes que
ellos lleguen al despojador y rehervidor Un tiempo de retencioacuten de liacutequidos entre 20 y 45
minutos dependiendo del tipo de hidrocarburo y cantidad de espuma podriacutea estimarse en
este Equipo
Depurador de entrada
El depurador (scrubber) de entrada previene inundaciones accidentales de grandes
cantidades de agua hidrocarburos u otros materiales dentro de la contactora de gas-
glicol
Es un equipo que funciona como el limpiador del gas de ingreso a la contactora gas-glicol
(Absorbedor) El agua liacutequida transportada con el gas podriacutea diluir el TEG disminuye la
eficiencia de la absorcioacuten requiriendo una mayor circulacioacuten de TEG incrementando la
carga vapor-liacutequido en la columna despojadora del rehervidor (Still Reboiler Column)
inundando la columna despojadora del rehervidor (reboiler) e incrementando sumamente
la carga de calor al rehervidor (reboiler) y altos requerimientos de gas Los resultados de
no usar el depurador (scrubber) de entrada incrementan las peacuterdidas de glicol y gas
huacutemedo Si el agua contiene sales y soacutelidos estos podriacutean depositarse en el rehervidor
(reboiler) ensuciando las superficies de calentamiento y posiblemente causar incendio Si
hidrocarburos liacutequidos estaacuten presentes estos podriacutean pasar a la columna despojadora del
rehervidor (reboiler) Las fracciones livianas podriacutean pasar a la cabeza como vapor y
podriacutean crear riesgo de fuego si se presenta en grandes cantidades
Filtro separador de gas de entrada
El filtro separador de gas de entrada coalesce y separa liacutequidos entrantes (si hubiera) del
gas ldquohuacutemedordquo proveniente de la salida del depurador (scrubber) antes de ingresar a la
contactora de glicol El filtro remueve algunas partiacuteculas del gas de hasta 3 micrones
Torre de regeneracioacuten o columnas destiladoras
En estas columnas los procesos de separacioacuten alcanzan sus objetivos mediante la creacioacuten
de dos o maacutes zonas que coexisten y que tienen diferencias de temperatura presioacuten
composicioacuten yo fase Cada especie molecular de la mezcla que se vaya a separar
reaccionara de modo uacutenico ante las distintas condiciones presentes en esas zonas En
consecuencia conforme el sistema se desplaza hacia el equilibrio cada especie presentara
una concentracioacuten diferente en cada zona dando como resultado una separacioacuten entre
las especies
Aacuterea de burbujeo
El aacuterea de burbujeo puede tener varios tipos de dispositivos tales como vaacutelvulas
campanas de burbujeo o los orificios de los platos de tamiz Los platos con campanas
fueron las preferidas por parte de la industria y aun son usadas en muchas instalaciones
Una bandeja de este tipo disentildeada apropiadamente puede tener praacutecticamente una
ilimitada relacioacuten de cambio es decir puede ser operada hasta con un flujo de vapor casi
nulo sin un significativo descenso de su funcionamiento Las bandejas de plato perforado
(tipo tamiz) son unos dispositivos ampliamente usados en la industria Ellas son faacuteciles de
disentildear con el nivel actual de desarrollo del orificio y se operan con la confiabilidad para la
mayoriacutea de los campos de actividad de operacioacuten Operan con aproximadamente 30 del
valor maacuteximo de la tasa de flujo de vapor No hay ldquolagrimeordquo de liacutequido desde la bandeja
superior aun a esta tasa tan baja
Las bandejas de vaacutelvulas existen muchos disentildeos disponibles Baacutesicamente son bandejas
de plato perforado con vaacutelvulas moacuteviles colocadas sobre las perforaciones Este disentildeo
tiene alta capacidad amplio campo de operacioacuten y buena eficiencia de separacioacuten Hay
tambieacuten bandejas equipadas con vaacutelvulas rectangulares La mezcla del liacutequido y vapor
sobre la bandeja cubre una amplia gama de regiacutemenes de flujo desde burbujeo hasta
la condicioacuten de pulverizacioacuten dependiendo de los sistemas y de las condiciones de
operacioacuten La mayoriacutea de las bandejas deben operarse por encima de una cierta tasa a fin
de obtener comportamiento satisfactorio
Aacuterea de burbujeo de una torre de fraccionamiento
Rehervidor de glicol
La funcioacuten del rehervidor de glicol es calentar el TEG hasta la temperatura requerida
(400ordmF) para regenerarlo En algunos casos se puede inyectar Stripping gas (gas de
despojamiento) en el fondo del rehervidor y burbujea a traveacutes del TEG caliente para
ayudar a ldquodespojarrdquo el agua del TEG En este caso el vapor de agua Stripping gas y algo de
TEG vaporizado fluyen del rehervidor de glicol por el fondo de la columna despojadora ndash
regeneradora de glicol mientras el TEG rico fluye hacia abajo de la columna despojadora
de TEG y dentro del rehervidor efectuando la destilacioacuten del agua de la corriente de TEG
Rehervidor de Glicol
Bomba de circulacioacuten de glicol
Las maacutes usadas son de desplazamiento positivo La velocidad maacutexima de la bomba debe
estar comprendida en el rango de 300 a 350 rpm
Provee de circulacioacuten de TEG pobre a las contactora e impulsa la presioacuten del TEG
aproximadamente a 1300 psig Las partes de la bomba no deben tener contacto directo
con el glicol Esto a fin de evitar que el glicol se contamine ya que se produce espumaje
en el sistema y el producto se sale de las especificaciones del disentildeo
La temperatura maacutexima de bombeo debe ser del orden de 250degF
Bomba de circulacioacuten de glicol
Enfriador de glicol pobre
Enfriacutea el TEG pobre a 110ordmF antes que el TEG ingrese a las contactora
Filtros
La filtracioacuten del TEG es requerido para eliminar problemas de operacioacuten En la Planta de
gas los filtros son instalados aguas abajo del Tanque flash donde el mayor volumen de
gases disueltos ha sido liberado para maximizar la capacidad de los filtros Los filtros de
partiacuteculas son usados para remover soacutelidos y un filtro de carboacuten para remover materiales
disueltos Uno de estos filtros de partiacuteculas estaacute instalado aguas abajo del filtro de carboacuten
activado como un filtro de resguardo para remover arrastres de partiacuteculas finas de carboacuten
Filtro de carboacuten activado
El filtro de carboacuten activado es instalado para remover impurezas disueltas por ejemplo
hidrocarburos pesados productos quiacutemicos de tratamiento aceites de compresores y
productos de la degradacioacuten de TEG
El filtro de carboacuten activado al remover productos degradados del TEG mantiene el TEG
puro y con alta calidad Productos de la degradacioacuten del TEG pueden ser corrosivos y
podriacutea inducir a la aceleracioacuten de la corrosioacuten de equipos sino es removido del sistema
Filtro de carboacuten activado
Filtro de partiacuteculas de glicol
El TEG rico primero fluye a traveacutes de un filtro de partiacuteculas para remover soacutelidos El
contenido de soacutelidos en el TEG podriacutea conservarse por debajo de 100 ppm para prevenir
obstruccioacuten en el intercambiador de calor ensuciamiento en los empaques de la
contactora de glicol-gas y de la Columna despojadora del Reboiler deposicioacuten en los tubos
de calentamiento y espuma en el TEG Ellos son generalmente disentildeados para flujo
maacuteximos
Propiedades de los glicoles
Diferentes sistemas pueden ser usados dependiendo de la concentracioacuten de TEG a ser
alcanzada Usualmente la regeneracioacuten del glicol gastado es obtenida por destilacioacuten de la
solucioacuten a presioacuten atmosfeacuterica La temperatura de regeneracioacuten estaacute limitada por la
degradacioacuten teacutermica del glicol La pureza que puede ser alcanzada es aproximadamente
988 Cuando maacutes alta pureza de glicol es requerida se hace necesario operar bajo
operaciones de vaciacuteo o adicionando un gas de arrastre en orden para reducir la presioacuten
parcial del agua
El dietilenglicol fue usado durante los antildeos 1940 para deshidratar el gas natural
produciendo concentraciones de glicol en el rango de 95-96 y descensos del punto de
rociacuteo en el rango de 45-55 ordmF La introduccioacuten del trietilenglicol (TEG) permitioacute mayores
concentraciones del glicol pobre (98-99) sin excesivas peacuterdidas por vaporizacioacuten
Descensos del punto de rociacuteo en el rango de 65-75 ordmF son comunes de lograr con TEG y
con equipos especiales descensos del punto de rociacuteo mayores de 100ordmF pueden
obtenerse
Rango de temperatura operacional de los diferentes glicoles
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura operacional menor a 50ordmF
1048766 Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura de operacioacuten entre
50 ordmF ndash 120ordmF
1048766 Tetraetilenglicol CH2OH-CH2O-CH2CH2O-CH2CH2O-CH2CH2OH Temperatura de
operacioacuten mayor a 120ordmF
Viscosidad
Los fluidos que tienen viscosidad de 100 a 150 centipoises fluyen con dificultad por eso
es importante conocer la concentracioacuten de glicol y temperatura de trabajo del equipo
deshidratador
Reduccioacuten del punto de rociacuteo
Cuando el glicol absorbe agua se reduce la temperatura de rocioacute del gas natural a esto se
llama reduccioacuten del punto de rocioacute La reduccioacuten del punto de rocioacute se ve afectada por
1 Rata de flujo de glicol
2 Temperatura de contacto en el tope del absorbedor eficiencia del contacto glicolgas
3 Concentracioacuten del glicol pobre
Solubilidad
El glicol es soluble en condensados El trietilenglicol es maacutes soluble que el dietilenglicol la
solubilidad del TEG es de 500 ppm a 90degF mientras que la del DEG es solamente de
350ppm En el caso de hidrocarburos aromaacuteticos la solubilidad del glicol es todaviacutea mayor
Presioacuten de vapor
Es importante conocer la presioacuten de vapor del glicol para determinar las perdidas por
evaporacioacuten
Las peacuterdidas de glicol por evaporacioacuten tambieacuten deben ser consideradas cuidadosamente
En el regenerador se producen altas perdidas de EG por efectos de la evaporacioacuten al
tratar de alcanzar concentraciones del 95 mientras no sucede lo mismo cuando se
requiere purezas del 985 de TEG
Descripcioacuten de los procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural por tamices moleculares
Los tamices moleculares son dispositivos de adsorcioacuten fiacutesica de gran aplicacioacuten en la
deshidratacioacuten del gas natural (remocioacuten de agua) Su funcionamiento radica
principalmente en poner en contacto la mezcla gaseosa que entra por el tope del tamiz
compuesto por lechos adsorbentes con la finalidad de que dicho gas pase libremente
mientras el agua se queda retenida en los lechos los cuales son altamente afines con el
agua
Tamices Moleculares
Los tamices moleculares no trabajan de forma continua debido a que del mismo modo
como estos adsorben agua esta debe ser retirada para que los lechos puedan seguir
operando La manera como se retira el agua de los lechos es por medio de un proceso
conocido como regeneracioacuten el cual no es maacutes que hacer pasar gas de proceso a una
temperatura maacutes elevada a la de ebullicioacuten del agua para que esta salga por el tope del tamiz
en forma de vapor La regeneracioacuten tiene un tiempo de residencia entre ocho y doce horas
aproximadamente este tiempo es necesario para asegurar que toda el agua retenida en el
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
Torre de absorcioacuten o torre contactora gas ndash glicol
Es un equipo de transferencia de masa a elevada presioacuten y baja temperatura en
contracorriente cuyo fin es transferir la humedad del gas de alimentacioacuten al TEG en una
geometriacutea de etapas verticales formada por empaque estructurado para tener un buen
contacto gas-liacutequido
El gas de entrada proveniente del Filtro Separador de gas de entrada ingresa por el fondo
de la torre contactora de glicol
El agua en el gas de entrada es removida hasta 7LbMMPCS por contracorriente en
contacto con galones de TEG pobre-solucioacuten El TEG rico en ldquohumedadrdquo es enviado al
control de nivel de la columna regeneradora de glicol y al Sistema de Regeneracioacuten de
glicol El gas parcialmente seco fluye de la contactora de glicol al filtro coalescedor del gas
de entrada el cual remueve algo de glicol entrante con el gas
Tanque flash o tanque de venteo
Es tambieacuten considerado un separador gas-aceite-glicol (G-A-G) Mientras el TEG pobre
fluye a traveacutes de la contactora este absorbe agua y adicionalmente algunos hidrocarburos
y CO2 del gas huacutemedo La cantidad de gases disueltos es una condicioacuten de las condiciones
de operacioacuten de la contactora
El Tanque Flash conocido tambieacuten como Tanque de Venteo o Tanque de Vaporizacioacuten
instantaacutenea es considerado muchas veces una pieza opcional de un Sistema de
Deshidratacioacuten es usado para remover hidrocarburos gaseosos que han sido absorbidos
por el glicol rico al entrar en contacto iacutentimo en la contactora gas-glicol y antes que este
llegue a la columna despojadora de glicol Los gases disueltos son flasheados y separados
de la solucioacuten de TEG en el Tanque Flash como resultado de la caiacuteda de presioacuten y
elevacioacuten de temperatura del TEG rico El gas recuperado puede ser usado como
combustible para el rehervidor yo stripping gas (gas despojador) El Tanque Flash
normalmente trabaja bien en un rango de temperatura de 110ordmF a 130ordmF Comuacutenmente
en otras plantas de gas un Separador de dos fases con un tiempo de retencioacuten de 5
minutos se usa para remover el gas Si el hidrocarburo liacutequido estaacute presente en el glicol
rico un Separador de tres fases deberiacutea usarse para remover estos liacutequidos antes que
ellos lleguen al despojador y rehervidor Un tiempo de retencioacuten de liacutequidos entre 20 y 45
minutos dependiendo del tipo de hidrocarburo y cantidad de espuma podriacutea estimarse en
este Equipo
Depurador de entrada
El depurador (scrubber) de entrada previene inundaciones accidentales de grandes
cantidades de agua hidrocarburos u otros materiales dentro de la contactora de gas-
glicol
Es un equipo que funciona como el limpiador del gas de ingreso a la contactora gas-glicol
(Absorbedor) El agua liacutequida transportada con el gas podriacutea diluir el TEG disminuye la
eficiencia de la absorcioacuten requiriendo una mayor circulacioacuten de TEG incrementando la
carga vapor-liacutequido en la columna despojadora del rehervidor (Still Reboiler Column)
inundando la columna despojadora del rehervidor (reboiler) e incrementando sumamente
la carga de calor al rehervidor (reboiler) y altos requerimientos de gas Los resultados de
no usar el depurador (scrubber) de entrada incrementan las peacuterdidas de glicol y gas
huacutemedo Si el agua contiene sales y soacutelidos estos podriacutean depositarse en el rehervidor
(reboiler) ensuciando las superficies de calentamiento y posiblemente causar incendio Si
hidrocarburos liacutequidos estaacuten presentes estos podriacutean pasar a la columna despojadora del
rehervidor (reboiler) Las fracciones livianas podriacutean pasar a la cabeza como vapor y
podriacutean crear riesgo de fuego si se presenta en grandes cantidades
Filtro separador de gas de entrada
El filtro separador de gas de entrada coalesce y separa liacutequidos entrantes (si hubiera) del
gas ldquohuacutemedordquo proveniente de la salida del depurador (scrubber) antes de ingresar a la
contactora de glicol El filtro remueve algunas partiacuteculas del gas de hasta 3 micrones
Torre de regeneracioacuten o columnas destiladoras
En estas columnas los procesos de separacioacuten alcanzan sus objetivos mediante la creacioacuten
de dos o maacutes zonas que coexisten y que tienen diferencias de temperatura presioacuten
composicioacuten yo fase Cada especie molecular de la mezcla que se vaya a separar
reaccionara de modo uacutenico ante las distintas condiciones presentes en esas zonas En
consecuencia conforme el sistema se desplaza hacia el equilibrio cada especie presentara
una concentracioacuten diferente en cada zona dando como resultado una separacioacuten entre
las especies
Aacuterea de burbujeo
El aacuterea de burbujeo puede tener varios tipos de dispositivos tales como vaacutelvulas
campanas de burbujeo o los orificios de los platos de tamiz Los platos con campanas
fueron las preferidas por parte de la industria y aun son usadas en muchas instalaciones
Una bandeja de este tipo disentildeada apropiadamente puede tener praacutecticamente una
ilimitada relacioacuten de cambio es decir puede ser operada hasta con un flujo de vapor casi
nulo sin un significativo descenso de su funcionamiento Las bandejas de plato perforado
(tipo tamiz) son unos dispositivos ampliamente usados en la industria Ellas son faacuteciles de
disentildear con el nivel actual de desarrollo del orificio y se operan con la confiabilidad para la
mayoriacutea de los campos de actividad de operacioacuten Operan con aproximadamente 30 del
valor maacuteximo de la tasa de flujo de vapor No hay ldquolagrimeordquo de liacutequido desde la bandeja
superior aun a esta tasa tan baja
Las bandejas de vaacutelvulas existen muchos disentildeos disponibles Baacutesicamente son bandejas
de plato perforado con vaacutelvulas moacuteviles colocadas sobre las perforaciones Este disentildeo
tiene alta capacidad amplio campo de operacioacuten y buena eficiencia de separacioacuten Hay
tambieacuten bandejas equipadas con vaacutelvulas rectangulares La mezcla del liacutequido y vapor
sobre la bandeja cubre una amplia gama de regiacutemenes de flujo desde burbujeo hasta
la condicioacuten de pulverizacioacuten dependiendo de los sistemas y de las condiciones de
operacioacuten La mayoriacutea de las bandejas deben operarse por encima de una cierta tasa a fin
de obtener comportamiento satisfactorio
Aacuterea de burbujeo de una torre de fraccionamiento
Rehervidor de glicol
La funcioacuten del rehervidor de glicol es calentar el TEG hasta la temperatura requerida
(400ordmF) para regenerarlo En algunos casos se puede inyectar Stripping gas (gas de
despojamiento) en el fondo del rehervidor y burbujea a traveacutes del TEG caliente para
ayudar a ldquodespojarrdquo el agua del TEG En este caso el vapor de agua Stripping gas y algo de
TEG vaporizado fluyen del rehervidor de glicol por el fondo de la columna despojadora ndash
regeneradora de glicol mientras el TEG rico fluye hacia abajo de la columna despojadora
de TEG y dentro del rehervidor efectuando la destilacioacuten del agua de la corriente de TEG
Rehervidor de Glicol
Bomba de circulacioacuten de glicol
Las maacutes usadas son de desplazamiento positivo La velocidad maacutexima de la bomba debe
estar comprendida en el rango de 300 a 350 rpm
Provee de circulacioacuten de TEG pobre a las contactora e impulsa la presioacuten del TEG
aproximadamente a 1300 psig Las partes de la bomba no deben tener contacto directo
con el glicol Esto a fin de evitar que el glicol se contamine ya que se produce espumaje
en el sistema y el producto se sale de las especificaciones del disentildeo
La temperatura maacutexima de bombeo debe ser del orden de 250degF
Bomba de circulacioacuten de glicol
Enfriador de glicol pobre
Enfriacutea el TEG pobre a 110ordmF antes que el TEG ingrese a las contactora
Filtros
La filtracioacuten del TEG es requerido para eliminar problemas de operacioacuten En la Planta de
gas los filtros son instalados aguas abajo del Tanque flash donde el mayor volumen de
gases disueltos ha sido liberado para maximizar la capacidad de los filtros Los filtros de
partiacuteculas son usados para remover soacutelidos y un filtro de carboacuten para remover materiales
disueltos Uno de estos filtros de partiacuteculas estaacute instalado aguas abajo del filtro de carboacuten
activado como un filtro de resguardo para remover arrastres de partiacuteculas finas de carboacuten
Filtro de carboacuten activado
El filtro de carboacuten activado es instalado para remover impurezas disueltas por ejemplo
hidrocarburos pesados productos quiacutemicos de tratamiento aceites de compresores y
productos de la degradacioacuten de TEG
El filtro de carboacuten activado al remover productos degradados del TEG mantiene el TEG
puro y con alta calidad Productos de la degradacioacuten del TEG pueden ser corrosivos y
podriacutea inducir a la aceleracioacuten de la corrosioacuten de equipos sino es removido del sistema
Filtro de carboacuten activado
Filtro de partiacuteculas de glicol
El TEG rico primero fluye a traveacutes de un filtro de partiacuteculas para remover soacutelidos El
contenido de soacutelidos en el TEG podriacutea conservarse por debajo de 100 ppm para prevenir
obstruccioacuten en el intercambiador de calor ensuciamiento en los empaques de la
contactora de glicol-gas y de la Columna despojadora del Reboiler deposicioacuten en los tubos
de calentamiento y espuma en el TEG Ellos son generalmente disentildeados para flujo
maacuteximos
Propiedades de los glicoles
Diferentes sistemas pueden ser usados dependiendo de la concentracioacuten de TEG a ser
alcanzada Usualmente la regeneracioacuten del glicol gastado es obtenida por destilacioacuten de la
solucioacuten a presioacuten atmosfeacuterica La temperatura de regeneracioacuten estaacute limitada por la
degradacioacuten teacutermica del glicol La pureza que puede ser alcanzada es aproximadamente
988 Cuando maacutes alta pureza de glicol es requerida se hace necesario operar bajo
operaciones de vaciacuteo o adicionando un gas de arrastre en orden para reducir la presioacuten
parcial del agua
El dietilenglicol fue usado durante los antildeos 1940 para deshidratar el gas natural
produciendo concentraciones de glicol en el rango de 95-96 y descensos del punto de
rociacuteo en el rango de 45-55 ordmF La introduccioacuten del trietilenglicol (TEG) permitioacute mayores
concentraciones del glicol pobre (98-99) sin excesivas peacuterdidas por vaporizacioacuten
Descensos del punto de rociacuteo en el rango de 65-75 ordmF son comunes de lograr con TEG y
con equipos especiales descensos del punto de rociacuteo mayores de 100ordmF pueden
obtenerse
Rango de temperatura operacional de los diferentes glicoles
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura operacional menor a 50ordmF
1048766 Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura de operacioacuten entre
50 ordmF ndash 120ordmF
1048766 Tetraetilenglicol CH2OH-CH2O-CH2CH2O-CH2CH2O-CH2CH2OH Temperatura de
operacioacuten mayor a 120ordmF
Viscosidad
Los fluidos que tienen viscosidad de 100 a 150 centipoises fluyen con dificultad por eso
es importante conocer la concentracioacuten de glicol y temperatura de trabajo del equipo
deshidratador
Reduccioacuten del punto de rociacuteo
Cuando el glicol absorbe agua se reduce la temperatura de rocioacute del gas natural a esto se
llama reduccioacuten del punto de rocioacute La reduccioacuten del punto de rocioacute se ve afectada por
1 Rata de flujo de glicol
2 Temperatura de contacto en el tope del absorbedor eficiencia del contacto glicolgas
3 Concentracioacuten del glicol pobre
Solubilidad
El glicol es soluble en condensados El trietilenglicol es maacutes soluble que el dietilenglicol la
solubilidad del TEG es de 500 ppm a 90degF mientras que la del DEG es solamente de
350ppm En el caso de hidrocarburos aromaacuteticos la solubilidad del glicol es todaviacutea mayor
Presioacuten de vapor
Es importante conocer la presioacuten de vapor del glicol para determinar las perdidas por
evaporacioacuten
Las peacuterdidas de glicol por evaporacioacuten tambieacuten deben ser consideradas cuidadosamente
En el regenerador se producen altas perdidas de EG por efectos de la evaporacioacuten al
tratar de alcanzar concentraciones del 95 mientras no sucede lo mismo cuando se
requiere purezas del 985 de TEG
Descripcioacuten de los procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural por tamices moleculares
Los tamices moleculares son dispositivos de adsorcioacuten fiacutesica de gran aplicacioacuten en la
deshidratacioacuten del gas natural (remocioacuten de agua) Su funcionamiento radica
principalmente en poner en contacto la mezcla gaseosa que entra por el tope del tamiz
compuesto por lechos adsorbentes con la finalidad de que dicho gas pase libremente
mientras el agua se queda retenida en los lechos los cuales son altamente afines con el
agua
Tamices Moleculares
Los tamices moleculares no trabajan de forma continua debido a que del mismo modo
como estos adsorben agua esta debe ser retirada para que los lechos puedan seguir
operando La manera como se retira el agua de los lechos es por medio de un proceso
conocido como regeneracioacuten el cual no es maacutes que hacer pasar gas de proceso a una
temperatura maacutes elevada a la de ebullicioacuten del agua para que esta salga por el tope del tamiz
en forma de vapor La regeneracioacuten tiene un tiempo de residencia entre ocho y doce horas
aproximadamente este tiempo es necesario para asegurar que toda el agua retenida en el
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
Tanque flash o tanque de venteo
Es tambieacuten considerado un separador gas-aceite-glicol (G-A-G) Mientras el TEG pobre
fluye a traveacutes de la contactora este absorbe agua y adicionalmente algunos hidrocarburos
y CO2 del gas huacutemedo La cantidad de gases disueltos es una condicioacuten de las condiciones
de operacioacuten de la contactora
El Tanque Flash conocido tambieacuten como Tanque de Venteo o Tanque de Vaporizacioacuten
instantaacutenea es considerado muchas veces una pieza opcional de un Sistema de
Deshidratacioacuten es usado para remover hidrocarburos gaseosos que han sido absorbidos
por el glicol rico al entrar en contacto iacutentimo en la contactora gas-glicol y antes que este
llegue a la columna despojadora de glicol Los gases disueltos son flasheados y separados
de la solucioacuten de TEG en el Tanque Flash como resultado de la caiacuteda de presioacuten y
elevacioacuten de temperatura del TEG rico El gas recuperado puede ser usado como
combustible para el rehervidor yo stripping gas (gas despojador) El Tanque Flash
normalmente trabaja bien en un rango de temperatura de 110ordmF a 130ordmF Comuacutenmente
en otras plantas de gas un Separador de dos fases con un tiempo de retencioacuten de 5
minutos se usa para remover el gas Si el hidrocarburo liacutequido estaacute presente en el glicol
rico un Separador de tres fases deberiacutea usarse para remover estos liacutequidos antes que
ellos lleguen al despojador y rehervidor Un tiempo de retencioacuten de liacutequidos entre 20 y 45
minutos dependiendo del tipo de hidrocarburo y cantidad de espuma podriacutea estimarse en
este Equipo
Depurador de entrada
El depurador (scrubber) de entrada previene inundaciones accidentales de grandes
cantidades de agua hidrocarburos u otros materiales dentro de la contactora de gas-
glicol
Es un equipo que funciona como el limpiador del gas de ingreso a la contactora gas-glicol
(Absorbedor) El agua liacutequida transportada con el gas podriacutea diluir el TEG disminuye la
eficiencia de la absorcioacuten requiriendo una mayor circulacioacuten de TEG incrementando la
carga vapor-liacutequido en la columna despojadora del rehervidor (Still Reboiler Column)
inundando la columna despojadora del rehervidor (reboiler) e incrementando sumamente
la carga de calor al rehervidor (reboiler) y altos requerimientos de gas Los resultados de
no usar el depurador (scrubber) de entrada incrementan las peacuterdidas de glicol y gas
huacutemedo Si el agua contiene sales y soacutelidos estos podriacutean depositarse en el rehervidor
(reboiler) ensuciando las superficies de calentamiento y posiblemente causar incendio Si
hidrocarburos liacutequidos estaacuten presentes estos podriacutean pasar a la columna despojadora del
rehervidor (reboiler) Las fracciones livianas podriacutean pasar a la cabeza como vapor y
podriacutean crear riesgo de fuego si se presenta en grandes cantidades
Filtro separador de gas de entrada
El filtro separador de gas de entrada coalesce y separa liacutequidos entrantes (si hubiera) del
gas ldquohuacutemedordquo proveniente de la salida del depurador (scrubber) antes de ingresar a la
contactora de glicol El filtro remueve algunas partiacuteculas del gas de hasta 3 micrones
Torre de regeneracioacuten o columnas destiladoras
En estas columnas los procesos de separacioacuten alcanzan sus objetivos mediante la creacioacuten
de dos o maacutes zonas que coexisten y que tienen diferencias de temperatura presioacuten
composicioacuten yo fase Cada especie molecular de la mezcla que se vaya a separar
reaccionara de modo uacutenico ante las distintas condiciones presentes en esas zonas En
consecuencia conforme el sistema se desplaza hacia el equilibrio cada especie presentara
una concentracioacuten diferente en cada zona dando como resultado una separacioacuten entre
las especies
Aacuterea de burbujeo
El aacuterea de burbujeo puede tener varios tipos de dispositivos tales como vaacutelvulas
campanas de burbujeo o los orificios de los platos de tamiz Los platos con campanas
fueron las preferidas por parte de la industria y aun son usadas en muchas instalaciones
Una bandeja de este tipo disentildeada apropiadamente puede tener praacutecticamente una
ilimitada relacioacuten de cambio es decir puede ser operada hasta con un flujo de vapor casi
nulo sin un significativo descenso de su funcionamiento Las bandejas de plato perforado
(tipo tamiz) son unos dispositivos ampliamente usados en la industria Ellas son faacuteciles de
disentildear con el nivel actual de desarrollo del orificio y se operan con la confiabilidad para la
mayoriacutea de los campos de actividad de operacioacuten Operan con aproximadamente 30 del
valor maacuteximo de la tasa de flujo de vapor No hay ldquolagrimeordquo de liacutequido desde la bandeja
superior aun a esta tasa tan baja
Las bandejas de vaacutelvulas existen muchos disentildeos disponibles Baacutesicamente son bandejas
de plato perforado con vaacutelvulas moacuteviles colocadas sobre las perforaciones Este disentildeo
tiene alta capacidad amplio campo de operacioacuten y buena eficiencia de separacioacuten Hay
tambieacuten bandejas equipadas con vaacutelvulas rectangulares La mezcla del liacutequido y vapor
sobre la bandeja cubre una amplia gama de regiacutemenes de flujo desde burbujeo hasta
la condicioacuten de pulverizacioacuten dependiendo de los sistemas y de las condiciones de
operacioacuten La mayoriacutea de las bandejas deben operarse por encima de una cierta tasa a fin
de obtener comportamiento satisfactorio
Aacuterea de burbujeo de una torre de fraccionamiento
Rehervidor de glicol
La funcioacuten del rehervidor de glicol es calentar el TEG hasta la temperatura requerida
(400ordmF) para regenerarlo En algunos casos se puede inyectar Stripping gas (gas de
despojamiento) en el fondo del rehervidor y burbujea a traveacutes del TEG caliente para
ayudar a ldquodespojarrdquo el agua del TEG En este caso el vapor de agua Stripping gas y algo de
TEG vaporizado fluyen del rehervidor de glicol por el fondo de la columna despojadora ndash
regeneradora de glicol mientras el TEG rico fluye hacia abajo de la columna despojadora
de TEG y dentro del rehervidor efectuando la destilacioacuten del agua de la corriente de TEG
Rehervidor de Glicol
Bomba de circulacioacuten de glicol
Las maacutes usadas son de desplazamiento positivo La velocidad maacutexima de la bomba debe
estar comprendida en el rango de 300 a 350 rpm
Provee de circulacioacuten de TEG pobre a las contactora e impulsa la presioacuten del TEG
aproximadamente a 1300 psig Las partes de la bomba no deben tener contacto directo
con el glicol Esto a fin de evitar que el glicol se contamine ya que se produce espumaje
en el sistema y el producto se sale de las especificaciones del disentildeo
La temperatura maacutexima de bombeo debe ser del orden de 250degF
Bomba de circulacioacuten de glicol
Enfriador de glicol pobre
Enfriacutea el TEG pobre a 110ordmF antes que el TEG ingrese a las contactora
Filtros
La filtracioacuten del TEG es requerido para eliminar problemas de operacioacuten En la Planta de
gas los filtros son instalados aguas abajo del Tanque flash donde el mayor volumen de
gases disueltos ha sido liberado para maximizar la capacidad de los filtros Los filtros de
partiacuteculas son usados para remover soacutelidos y un filtro de carboacuten para remover materiales
disueltos Uno de estos filtros de partiacuteculas estaacute instalado aguas abajo del filtro de carboacuten
activado como un filtro de resguardo para remover arrastres de partiacuteculas finas de carboacuten
Filtro de carboacuten activado
El filtro de carboacuten activado es instalado para remover impurezas disueltas por ejemplo
hidrocarburos pesados productos quiacutemicos de tratamiento aceites de compresores y
productos de la degradacioacuten de TEG
El filtro de carboacuten activado al remover productos degradados del TEG mantiene el TEG
puro y con alta calidad Productos de la degradacioacuten del TEG pueden ser corrosivos y
podriacutea inducir a la aceleracioacuten de la corrosioacuten de equipos sino es removido del sistema
Filtro de carboacuten activado
Filtro de partiacuteculas de glicol
El TEG rico primero fluye a traveacutes de un filtro de partiacuteculas para remover soacutelidos El
contenido de soacutelidos en el TEG podriacutea conservarse por debajo de 100 ppm para prevenir
obstruccioacuten en el intercambiador de calor ensuciamiento en los empaques de la
contactora de glicol-gas y de la Columna despojadora del Reboiler deposicioacuten en los tubos
de calentamiento y espuma en el TEG Ellos son generalmente disentildeados para flujo
maacuteximos
Propiedades de los glicoles
Diferentes sistemas pueden ser usados dependiendo de la concentracioacuten de TEG a ser
alcanzada Usualmente la regeneracioacuten del glicol gastado es obtenida por destilacioacuten de la
solucioacuten a presioacuten atmosfeacuterica La temperatura de regeneracioacuten estaacute limitada por la
degradacioacuten teacutermica del glicol La pureza que puede ser alcanzada es aproximadamente
988 Cuando maacutes alta pureza de glicol es requerida se hace necesario operar bajo
operaciones de vaciacuteo o adicionando un gas de arrastre en orden para reducir la presioacuten
parcial del agua
El dietilenglicol fue usado durante los antildeos 1940 para deshidratar el gas natural
produciendo concentraciones de glicol en el rango de 95-96 y descensos del punto de
rociacuteo en el rango de 45-55 ordmF La introduccioacuten del trietilenglicol (TEG) permitioacute mayores
concentraciones del glicol pobre (98-99) sin excesivas peacuterdidas por vaporizacioacuten
Descensos del punto de rociacuteo en el rango de 65-75 ordmF son comunes de lograr con TEG y
con equipos especiales descensos del punto de rociacuteo mayores de 100ordmF pueden
obtenerse
Rango de temperatura operacional de los diferentes glicoles
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura operacional menor a 50ordmF
1048766 Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura de operacioacuten entre
50 ordmF ndash 120ordmF
1048766 Tetraetilenglicol CH2OH-CH2O-CH2CH2O-CH2CH2O-CH2CH2OH Temperatura de
operacioacuten mayor a 120ordmF
Viscosidad
Los fluidos que tienen viscosidad de 100 a 150 centipoises fluyen con dificultad por eso
es importante conocer la concentracioacuten de glicol y temperatura de trabajo del equipo
deshidratador
Reduccioacuten del punto de rociacuteo
Cuando el glicol absorbe agua se reduce la temperatura de rocioacute del gas natural a esto se
llama reduccioacuten del punto de rocioacute La reduccioacuten del punto de rocioacute se ve afectada por
1 Rata de flujo de glicol
2 Temperatura de contacto en el tope del absorbedor eficiencia del contacto glicolgas
3 Concentracioacuten del glicol pobre
Solubilidad
El glicol es soluble en condensados El trietilenglicol es maacutes soluble que el dietilenglicol la
solubilidad del TEG es de 500 ppm a 90degF mientras que la del DEG es solamente de
350ppm En el caso de hidrocarburos aromaacuteticos la solubilidad del glicol es todaviacutea mayor
Presioacuten de vapor
Es importante conocer la presioacuten de vapor del glicol para determinar las perdidas por
evaporacioacuten
Las peacuterdidas de glicol por evaporacioacuten tambieacuten deben ser consideradas cuidadosamente
En el regenerador se producen altas perdidas de EG por efectos de la evaporacioacuten al
tratar de alcanzar concentraciones del 95 mientras no sucede lo mismo cuando se
requiere purezas del 985 de TEG
Descripcioacuten de los procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural por tamices moleculares
Los tamices moleculares son dispositivos de adsorcioacuten fiacutesica de gran aplicacioacuten en la
deshidratacioacuten del gas natural (remocioacuten de agua) Su funcionamiento radica
principalmente en poner en contacto la mezcla gaseosa que entra por el tope del tamiz
compuesto por lechos adsorbentes con la finalidad de que dicho gas pase libremente
mientras el agua se queda retenida en los lechos los cuales son altamente afines con el
agua
Tamices Moleculares
Los tamices moleculares no trabajan de forma continua debido a que del mismo modo
como estos adsorben agua esta debe ser retirada para que los lechos puedan seguir
operando La manera como se retira el agua de los lechos es por medio de un proceso
conocido como regeneracioacuten el cual no es maacutes que hacer pasar gas de proceso a una
temperatura maacutes elevada a la de ebullicioacuten del agua para que esta salga por el tope del tamiz
en forma de vapor La regeneracioacuten tiene un tiempo de residencia entre ocho y doce horas
aproximadamente este tiempo es necesario para asegurar que toda el agua retenida en el
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
Depurador de entrada
El depurador (scrubber) de entrada previene inundaciones accidentales de grandes
cantidades de agua hidrocarburos u otros materiales dentro de la contactora de gas-
glicol
Es un equipo que funciona como el limpiador del gas de ingreso a la contactora gas-glicol
(Absorbedor) El agua liacutequida transportada con el gas podriacutea diluir el TEG disminuye la
eficiencia de la absorcioacuten requiriendo una mayor circulacioacuten de TEG incrementando la
carga vapor-liacutequido en la columna despojadora del rehervidor (Still Reboiler Column)
inundando la columna despojadora del rehervidor (reboiler) e incrementando sumamente
la carga de calor al rehervidor (reboiler) y altos requerimientos de gas Los resultados de
no usar el depurador (scrubber) de entrada incrementan las peacuterdidas de glicol y gas
huacutemedo Si el agua contiene sales y soacutelidos estos podriacutean depositarse en el rehervidor
(reboiler) ensuciando las superficies de calentamiento y posiblemente causar incendio Si
hidrocarburos liacutequidos estaacuten presentes estos podriacutean pasar a la columna despojadora del
rehervidor (reboiler) Las fracciones livianas podriacutean pasar a la cabeza como vapor y
podriacutean crear riesgo de fuego si se presenta en grandes cantidades
Filtro separador de gas de entrada
El filtro separador de gas de entrada coalesce y separa liacutequidos entrantes (si hubiera) del
gas ldquohuacutemedordquo proveniente de la salida del depurador (scrubber) antes de ingresar a la
contactora de glicol El filtro remueve algunas partiacuteculas del gas de hasta 3 micrones
Torre de regeneracioacuten o columnas destiladoras
En estas columnas los procesos de separacioacuten alcanzan sus objetivos mediante la creacioacuten
de dos o maacutes zonas que coexisten y que tienen diferencias de temperatura presioacuten
composicioacuten yo fase Cada especie molecular de la mezcla que se vaya a separar
reaccionara de modo uacutenico ante las distintas condiciones presentes en esas zonas En
consecuencia conforme el sistema se desplaza hacia el equilibrio cada especie presentara
una concentracioacuten diferente en cada zona dando como resultado una separacioacuten entre
las especies
Aacuterea de burbujeo
El aacuterea de burbujeo puede tener varios tipos de dispositivos tales como vaacutelvulas
campanas de burbujeo o los orificios de los platos de tamiz Los platos con campanas
fueron las preferidas por parte de la industria y aun son usadas en muchas instalaciones
Una bandeja de este tipo disentildeada apropiadamente puede tener praacutecticamente una
ilimitada relacioacuten de cambio es decir puede ser operada hasta con un flujo de vapor casi
nulo sin un significativo descenso de su funcionamiento Las bandejas de plato perforado
(tipo tamiz) son unos dispositivos ampliamente usados en la industria Ellas son faacuteciles de
disentildear con el nivel actual de desarrollo del orificio y se operan con la confiabilidad para la
mayoriacutea de los campos de actividad de operacioacuten Operan con aproximadamente 30 del
valor maacuteximo de la tasa de flujo de vapor No hay ldquolagrimeordquo de liacutequido desde la bandeja
superior aun a esta tasa tan baja
Las bandejas de vaacutelvulas existen muchos disentildeos disponibles Baacutesicamente son bandejas
de plato perforado con vaacutelvulas moacuteviles colocadas sobre las perforaciones Este disentildeo
tiene alta capacidad amplio campo de operacioacuten y buena eficiencia de separacioacuten Hay
tambieacuten bandejas equipadas con vaacutelvulas rectangulares La mezcla del liacutequido y vapor
sobre la bandeja cubre una amplia gama de regiacutemenes de flujo desde burbujeo hasta
la condicioacuten de pulverizacioacuten dependiendo de los sistemas y de las condiciones de
operacioacuten La mayoriacutea de las bandejas deben operarse por encima de una cierta tasa a fin
de obtener comportamiento satisfactorio
Aacuterea de burbujeo de una torre de fraccionamiento
Rehervidor de glicol
La funcioacuten del rehervidor de glicol es calentar el TEG hasta la temperatura requerida
(400ordmF) para regenerarlo En algunos casos se puede inyectar Stripping gas (gas de
despojamiento) en el fondo del rehervidor y burbujea a traveacutes del TEG caliente para
ayudar a ldquodespojarrdquo el agua del TEG En este caso el vapor de agua Stripping gas y algo de
TEG vaporizado fluyen del rehervidor de glicol por el fondo de la columna despojadora ndash
regeneradora de glicol mientras el TEG rico fluye hacia abajo de la columna despojadora
de TEG y dentro del rehervidor efectuando la destilacioacuten del agua de la corriente de TEG
Rehervidor de Glicol
Bomba de circulacioacuten de glicol
Las maacutes usadas son de desplazamiento positivo La velocidad maacutexima de la bomba debe
estar comprendida en el rango de 300 a 350 rpm
Provee de circulacioacuten de TEG pobre a las contactora e impulsa la presioacuten del TEG
aproximadamente a 1300 psig Las partes de la bomba no deben tener contacto directo
con el glicol Esto a fin de evitar que el glicol se contamine ya que se produce espumaje
en el sistema y el producto se sale de las especificaciones del disentildeo
La temperatura maacutexima de bombeo debe ser del orden de 250degF
Bomba de circulacioacuten de glicol
Enfriador de glicol pobre
Enfriacutea el TEG pobre a 110ordmF antes que el TEG ingrese a las contactora
Filtros
La filtracioacuten del TEG es requerido para eliminar problemas de operacioacuten En la Planta de
gas los filtros son instalados aguas abajo del Tanque flash donde el mayor volumen de
gases disueltos ha sido liberado para maximizar la capacidad de los filtros Los filtros de
partiacuteculas son usados para remover soacutelidos y un filtro de carboacuten para remover materiales
disueltos Uno de estos filtros de partiacuteculas estaacute instalado aguas abajo del filtro de carboacuten
activado como un filtro de resguardo para remover arrastres de partiacuteculas finas de carboacuten
Filtro de carboacuten activado
El filtro de carboacuten activado es instalado para remover impurezas disueltas por ejemplo
hidrocarburos pesados productos quiacutemicos de tratamiento aceites de compresores y
productos de la degradacioacuten de TEG
El filtro de carboacuten activado al remover productos degradados del TEG mantiene el TEG
puro y con alta calidad Productos de la degradacioacuten del TEG pueden ser corrosivos y
podriacutea inducir a la aceleracioacuten de la corrosioacuten de equipos sino es removido del sistema
Filtro de carboacuten activado
Filtro de partiacuteculas de glicol
El TEG rico primero fluye a traveacutes de un filtro de partiacuteculas para remover soacutelidos El
contenido de soacutelidos en el TEG podriacutea conservarse por debajo de 100 ppm para prevenir
obstruccioacuten en el intercambiador de calor ensuciamiento en los empaques de la
contactora de glicol-gas y de la Columna despojadora del Reboiler deposicioacuten en los tubos
de calentamiento y espuma en el TEG Ellos son generalmente disentildeados para flujo
maacuteximos
Propiedades de los glicoles
Diferentes sistemas pueden ser usados dependiendo de la concentracioacuten de TEG a ser
alcanzada Usualmente la regeneracioacuten del glicol gastado es obtenida por destilacioacuten de la
solucioacuten a presioacuten atmosfeacuterica La temperatura de regeneracioacuten estaacute limitada por la
degradacioacuten teacutermica del glicol La pureza que puede ser alcanzada es aproximadamente
988 Cuando maacutes alta pureza de glicol es requerida se hace necesario operar bajo
operaciones de vaciacuteo o adicionando un gas de arrastre en orden para reducir la presioacuten
parcial del agua
El dietilenglicol fue usado durante los antildeos 1940 para deshidratar el gas natural
produciendo concentraciones de glicol en el rango de 95-96 y descensos del punto de
rociacuteo en el rango de 45-55 ordmF La introduccioacuten del trietilenglicol (TEG) permitioacute mayores
concentraciones del glicol pobre (98-99) sin excesivas peacuterdidas por vaporizacioacuten
Descensos del punto de rociacuteo en el rango de 65-75 ordmF son comunes de lograr con TEG y
con equipos especiales descensos del punto de rociacuteo mayores de 100ordmF pueden
obtenerse
Rango de temperatura operacional de los diferentes glicoles
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura operacional menor a 50ordmF
1048766 Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura de operacioacuten entre
50 ordmF ndash 120ordmF
1048766 Tetraetilenglicol CH2OH-CH2O-CH2CH2O-CH2CH2O-CH2CH2OH Temperatura de
operacioacuten mayor a 120ordmF
Viscosidad
Los fluidos que tienen viscosidad de 100 a 150 centipoises fluyen con dificultad por eso
es importante conocer la concentracioacuten de glicol y temperatura de trabajo del equipo
deshidratador
Reduccioacuten del punto de rociacuteo
Cuando el glicol absorbe agua se reduce la temperatura de rocioacute del gas natural a esto se
llama reduccioacuten del punto de rocioacute La reduccioacuten del punto de rocioacute se ve afectada por
1 Rata de flujo de glicol
2 Temperatura de contacto en el tope del absorbedor eficiencia del contacto glicolgas
3 Concentracioacuten del glicol pobre
Solubilidad
El glicol es soluble en condensados El trietilenglicol es maacutes soluble que el dietilenglicol la
solubilidad del TEG es de 500 ppm a 90degF mientras que la del DEG es solamente de
350ppm En el caso de hidrocarburos aromaacuteticos la solubilidad del glicol es todaviacutea mayor
Presioacuten de vapor
Es importante conocer la presioacuten de vapor del glicol para determinar las perdidas por
evaporacioacuten
Las peacuterdidas de glicol por evaporacioacuten tambieacuten deben ser consideradas cuidadosamente
En el regenerador se producen altas perdidas de EG por efectos de la evaporacioacuten al
tratar de alcanzar concentraciones del 95 mientras no sucede lo mismo cuando se
requiere purezas del 985 de TEG
Descripcioacuten de los procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural por tamices moleculares
Los tamices moleculares son dispositivos de adsorcioacuten fiacutesica de gran aplicacioacuten en la
deshidratacioacuten del gas natural (remocioacuten de agua) Su funcionamiento radica
principalmente en poner en contacto la mezcla gaseosa que entra por el tope del tamiz
compuesto por lechos adsorbentes con la finalidad de que dicho gas pase libremente
mientras el agua se queda retenida en los lechos los cuales son altamente afines con el
agua
Tamices Moleculares
Los tamices moleculares no trabajan de forma continua debido a que del mismo modo
como estos adsorben agua esta debe ser retirada para que los lechos puedan seguir
operando La manera como se retira el agua de los lechos es por medio de un proceso
conocido como regeneracioacuten el cual no es maacutes que hacer pasar gas de proceso a una
temperatura maacutes elevada a la de ebullicioacuten del agua para que esta salga por el tope del tamiz
en forma de vapor La regeneracioacuten tiene un tiempo de residencia entre ocho y doce horas
aproximadamente este tiempo es necesario para asegurar que toda el agua retenida en el
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
hidrocarburos liacutequidos estaacuten presentes estos podriacutean pasar a la columna despojadora del
rehervidor (reboiler) Las fracciones livianas podriacutean pasar a la cabeza como vapor y
podriacutean crear riesgo de fuego si se presenta en grandes cantidades
Filtro separador de gas de entrada
El filtro separador de gas de entrada coalesce y separa liacutequidos entrantes (si hubiera) del
gas ldquohuacutemedordquo proveniente de la salida del depurador (scrubber) antes de ingresar a la
contactora de glicol El filtro remueve algunas partiacuteculas del gas de hasta 3 micrones
Torre de regeneracioacuten o columnas destiladoras
En estas columnas los procesos de separacioacuten alcanzan sus objetivos mediante la creacioacuten
de dos o maacutes zonas que coexisten y que tienen diferencias de temperatura presioacuten
composicioacuten yo fase Cada especie molecular de la mezcla que se vaya a separar
reaccionara de modo uacutenico ante las distintas condiciones presentes en esas zonas En
consecuencia conforme el sistema se desplaza hacia el equilibrio cada especie presentara
una concentracioacuten diferente en cada zona dando como resultado una separacioacuten entre
las especies
Aacuterea de burbujeo
El aacuterea de burbujeo puede tener varios tipos de dispositivos tales como vaacutelvulas
campanas de burbujeo o los orificios de los platos de tamiz Los platos con campanas
fueron las preferidas por parte de la industria y aun son usadas en muchas instalaciones
Una bandeja de este tipo disentildeada apropiadamente puede tener praacutecticamente una
ilimitada relacioacuten de cambio es decir puede ser operada hasta con un flujo de vapor casi
nulo sin un significativo descenso de su funcionamiento Las bandejas de plato perforado
(tipo tamiz) son unos dispositivos ampliamente usados en la industria Ellas son faacuteciles de
disentildear con el nivel actual de desarrollo del orificio y se operan con la confiabilidad para la
mayoriacutea de los campos de actividad de operacioacuten Operan con aproximadamente 30 del
valor maacuteximo de la tasa de flujo de vapor No hay ldquolagrimeordquo de liacutequido desde la bandeja
superior aun a esta tasa tan baja
Las bandejas de vaacutelvulas existen muchos disentildeos disponibles Baacutesicamente son bandejas
de plato perforado con vaacutelvulas moacuteviles colocadas sobre las perforaciones Este disentildeo
tiene alta capacidad amplio campo de operacioacuten y buena eficiencia de separacioacuten Hay
tambieacuten bandejas equipadas con vaacutelvulas rectangulares La mezcla del liacutequido y vapor
sobre la bandeja cubre una amplia gama de regiacutemenes de flujo desde burbujeo hasta
la condicioacuten de pulverizacioacuten dependiendo de los sistemas y de las condiciones de
operacioacuten La mayoriacutea de las bandejas deben operarse por encima de una cierta tasa a fin
de obtener comportamiento satisfactorio
Aacuterea de burbujeo de una torre de fraccionamiento
Rehervidor de glicol
La funcioacuten del rehervidor de glicol es calentar el TEG hasta la temperatura requerida
(400ordmF) para regenerarlo En algunos casos se puede inyectar Stripping gas (gas de
despojamiento) en el fondo del rehervidor y burbujea a traveacutes del TEG caliente para
ayudar a ldquodespojarrdquo el agua del TEG En este caso el vapor de agua Stripping gas y algo de
TEG vaporizado fluyen del rehervidor de glicol por el fondo de la columna despojadora ndash
regeneradora de glicol mientras el TEG rico fluye hacia abajo de la columna despojadora
de TEG y dentro del rehervidor efectuando la destilacioacuten del agua de la corriente de TEG
Rehervidor de Glicol
Bomba de circulacioacuten de glicol
Las maacutes usadas son de desplazamiento positivo La velocidad maacutexima de la bomba debe
estar comprendida en el rango de 300 a 350 rpm
Provee de circulacioacuten de TEG pobre a las contactora e impulsa la presioacuten del TEG
aproximadamente a 1300 psig Las partes de la bomba no deben tener contacto directo
con el glicol Esto a fin de evitar que el glicol se contamine ya que se produce espumaje
en el sistema y el producto se sale de las especificaciones del disentildeo
La temperatura maacutexima de bombeo debe ser del orden de 250degF
Bomba de circulacioacuten de glicol
Enfriador de glicol pobre
Enfriacutea el TEG pobre a 110ordmF antes que el TEG ingrese a las contactora
Filtros
La filtracioacuten del TEG es requerido para eliminar problemas de operacioacuten En la Planta de
gas los filtros son instalados aguas abajo del Tanque flash donde el mayor volumen de
gases disueltos ha sido liberado para maximizar la capacidad de los filtros Los filtros de
partiacuteculas son usados para remover soacutelidos y un filtro de carboacuten para remover materiales
disueltos Uno de estos filtros de partiacuteculas estaacute instalado aguas abajo del filtro de carboacuten
activado como un filtro de resguardo para remover arrastres de partiacuteculas finas de carboacuten
Filtro de carboacuten activado
El filtro de carboacuten activado es instalado para remover impurezas disueltas por ejemplo
hidrocarburos pesados productos quiacutemicos de tratamiento aceites de compresores y
productos de la degradacioacuten de TEG
El filtro de carboacuten activado al remover productos degradados del TEG mantiene el TEG
puro y con alta calidad Productos de la degradacioacuten del TEG pueden ser corrosivos y
podriacutea inducir a la aceleracioacuten de la corrosioacuten de equipos sino es removido del sistema
Filtro de carboacuten activado
Filtro de partiacuteculas de glicol
El TEG rico primero fluye a traveacutes de un filtro de partiacuteculas para remover soacutelidos El
contenido de soacutelidos en el TEG podriacutea conservarse por debajo de 100 ppm para prevenir
obstruccioacuten en el intercambiador de calor ensuciamiento en los empaques de la
contactora de glicol-gas y de la Columna despojadora del Reboiler deposicioacuten en los tubos
de calentamiento y espuma en el TEG Ellos son generalmente disentildeados para flujo
maacuteximos
Propiedades de los glicoles
Diferentes sistemas pueden ser usados dependiendo de la concentracioacuten de TEG a ser
alcanzada Usualmente la regeneracioacuten del glicol gastado es obtenida por destilacioacuten de la
solucioacuten a presioacuten atmosfeacuterica La temperatura de regeneracioacuten estaacute limitada por la
degradacioacuten teacutermica del glicol La pureza que puede ser alcanzada es aproximadamente
988 Cuando maacutes alta pureza de glicol es requerida se hace necesario operar bajo
operaciones de vaciacuteo o adicionando un gas de arrastre en orden para reducir la presioacuten
parcial del agua
El dietilenglicol fue usado durante los antildeos 1940 para deshidratar el gas natural
produciendo concentraciones de glicol en el rango de 95-96 y descensos del punto de
rociacuteo en el rango de 45-55 ordmF La introduccioacuten del trietilenglicol (TEG) permitioacute mayores
concentraciones del glicol pobre (98-99) sin excesivas peacuterdidas por vaporizacioacuten
Descensos del punto de rociacuteo en el rango de 65-75 ordmF son comunes de lograr con TEG y
con equipos especiales descensos del punto de rociacuteo mayores de 100ordmF pueden
obtenerse
Rango de temperatura operacional de los diferentes glicoles
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura operacional menor a 50ordmF
1048766 Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura de operacioacuten entre
50 ordmF ndash 120ordmF
1048766 Tetraetilenglicol CH2OH-CH2O-CH2CH2O-CH2CH2O-CH2CH2OH Temperatura de
operacioacuten mayor a 120ordmF
Viscosidad
Los fluidos que tienen viscosidad de 100 a 150 centipoises fluyen con dificultad por eso
es importante conocer la concentracioacuten de glicol y temperatura de trabajo del equipo
deshidratador
Reduccioacuten del punto de rociacuteo
Cuando el glicol absorbe agua se reduce la temperatura de rocioacute del gas natural a esto se
llama reduccioacuten del punto de rocioacute La reduccioacuten del punto de rocioacute se ve afectada por
1 Rata de flujo de glicol
2 Temperatura de contacto en el tope del absorbedor eficiencia del contacto glicolgas
3 Concentracioacuten del glicol pobre
Solubilidad
El glicol es soluble en condensados El trietilenglicol es maacutes soluble que el dietilenglicol la
solubilidad del TEG es de 500 ppm a 90degF mientras que la del DEG es solamente de
350ppm En el caso de hidrocarburos aromaacuteticos la solubilidad del glicol es todaviacutea mayor
Presioacuten de vapor
Es importante conocer la presioacuten de vapor del glicol para determinar las perdidas por
evaporacioacuten
Las peacuterdidas de glicol por evaporacioacuten tambieacuten deben ser consideradas cuidadosamente
En el regenerador se producen altas perdidas de EG por efectos de la evaporacioacuten al
tratar de alcanzar concentraciones del 95 mientras no sucede lo mismo cuando se
requiere purezas del 985 de TEG
Descripcioacuten de los procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural por tamices moleculares
Los tamices moleculares son dispositivos de adsorcioacuten fiacutesica de gran aplicacioacuten en la
deshidratacioacuten del gas natural (remocioacuten de agua) Su funcionamiento radica
principalmente en poner en contacto la mezcla gaseosa que entra por el tope del tamiz
compuesto por lechos adsorbentes con la finalidad de que dicho gas pase libremente
mientras el agua se queda retenida en los lechos los cuales son altamente afines con el
agua
Tamices Moleculares
Los tamices moleculares no trabajan de forma continua debido a que del mismo modo
como estos adsorben agua esta debe ser retirada para que los lechos puedan seguir
operando La manera como se retira el agua de los lechos es por medio de un proceso
conocido como regeneracioacuten el cual no es maacutes que hacer pasar gas de proceso a una
temperatura maacutes elevada a la de ebullicioacuten del agua para que esta salga por el tope del tamiz
en forma de vapor La regeneracioacuten tiene un tiempo de residencia entre ocho y doce horas
aproximadamente este tiempo es necesario para asegurar que toda el agua retenida en el
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
valor maacuteximo de la tasa de flujo de vapor No hay ldquolagrimeordquo de liacutequido desde la bandeja
superior aun a esta tasa tan baja
Las bandejas de vaacutelvulas existen muchos disentildeos disponibles Baacutesicamente son bandejas
de plato perforado con vaacutelvulas moacuteviles colocadas sobre las perforaciones Este disentildeo
tiene alta capacidad amplio campo de operacioacuten y buena eficiencia de separacioacuten Hay
tambieacuten bandejas equipadas con vaacutelvulas rectangulares La mezcla del liacutequido y vapor
sobre la bandeja cubre una amplia gama de regiacutemenes de flujo desde burbujeo hasta
la condicioacuten de pulverizacioacuten dependiendo de los sistemas y de las condiciones de
operacioacuten La mayoriacutea de las bandejas deben operarse por encima de una cierta tasa a fin
de obtener comportamiento satisfactorio
Aacuterea de burbujeo de una torre de fraccionamiento
Rehervidor de glicol
La funcioacuten del rehervidor de glicol es calentar el TEG hasta la temperatura requerida
(400ordmF) para regenerarlo En algunos casos se puede inyectar Stripping gas (gas de
despojamiento) en el fondo del rehervidor y burbujea a traveacutes del TEG caliente para
ayudar a ldquodespojarrdquo el agua del TEG En este caso el vapor de agua Stripping gas y algo de
TEG vaporizado fluyen del rehervidor de glicol por el fondo de la columna despojadora ndash
regeneradora de glicol mientras el TEG rico fluye hacia abajo de la columna despojadora
de TEG y dentro del rehervidor efectuando la destilacioacuten del agua de la corriente de TEG
Rehervidor de Glicol
Bomba de circulacioacuten de glicol
Las maacutes usadas son de desplazamiento positivo La velocidad maacutexima de la bomba debe
estar comprendida en el rango de 300 a 350 rpm
Provee de circulacioacuten de TEG pobre a las contactora e impulsa la presioacuten del TEG
aproximadamente a 1300 psig Las partes de la bomba no deben tener contacto directo
con el glicol Esto a fin de evitar que el glicol se contamine ya que se produce espumaje
en el sistema y el producto se sale de las especificaciones del disentildeo
La temperatura maacutexima de bombeo debe ser del orden de 250degF
Bomba de circulacioacuten de glicol
Enfriador de glicol pobre
Enfriacutea el TEG pobre a 110ordmF antes que el TEG ingrese a las contactora
Filtros
La filtracioacuten del TEG es requerido para eliminar problemas de operacioacuten En la Planta de
gas los filtros son instalados aguas abajo del Tanque flash donde el mayor volumen de
gases disueltos ha sido liberado para maximizar la capacidad de los filtros Los filtros de
partiacuteculas son usados para remover soacutelidos y un filtro de carboacuten para remover materiales
disueltos Uno de estos filtros de partiacuteculas estaacute instalado aguas abajo del filtro de carboacuten
activado como un filtro de resguardo para remover arrastres de partiacuteculas finas de carboacuten
Filtro de carboacuten activado
El filtro de carboacuten activado es instalado para remover impurezas disueltas por ejemplo
hidrocarburos pesados productos quiacutemicos de tratamiento aceites de compresores y
productos de la degradacioacuten de TEG
El filtro de carboacuten activado al remover productos degradados del TEG mantiene el TEG
puro y con alta calidad Productos de la degradacioacuten del TEG pueden ser corrosivos y
podriacutea inducir a la aceleracioacuten de la corrosioacuten de equipos sino es removido del sistema
Filtro de carboacuten activado
Filtro de partiacuteculas de glicol
El TEG rico primero fluye a traveacutes de un filtro de partiacuteculas para remover soacutelidos El
contenido de soacutelidos en el TEG podriacutea conservarse por debajo de 100 ppm para prevenir
obstruccioacuten en el intercambiador de calor ensuciamiento en los empaques de la
contactora de glicol-gas y de la Columna despojadora del Reboiler deposicioacuten en los tubos
de calentamiento y espuma en el TEG Ellos son generalmente disentildeados para flujo
maacuteximos
Propiedades de los glicoles
Diferentes sistemas pueden ser usados dependiendo de la concentracioacuten de TEG a ser
alcanzada Usualmente la regeneracioacuten del glicol gastado es obtenida por destilacioacuten de la
solucioacuten a presioacuten atmosfeacuterica La temperatura de regeneracioacuten estaacute limitada por la
degradacioacuten teacutermica del glicol La pureza que puede ser alcanzada es aproximadamente
988 Cuando maacutes alta pureza de glicol es requerida se hace necesario operar bajo
operaciones de vaciacuteo o adicionando un gas de arrastre en orden para reducir la presioacuten
parcial del agua
El dietilenglicol fue usado durante los antildeos 1940 para deshidratar el gas natural
produciendo concentraciones de glicol en el rango de 95-96 y descensos del punto de
rociacuteo en el rango de 45-55 ordmF La introduccioacuten del trietilenglicol (TEG) permitioacute mayores
concentraciones del glicol pobre (98-99) sin excesivas peacuterdidas por vaporizacioacuten
Descensos del punto de rociacuteo en el rango de 65-75 ordmF son comunes de lograr con TEG y
con equipos especiales descensos del punto de rociacuteo mayores de 100ordmF pueden
obtenerse
Rango de temperatura operacional de los diferentes glicoles
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura operacional menor a 50ordmF
1048766 Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura de operacioacuten entre
50 ordmF ndash 120ordmF
1048766 Tetraetilenglicol CH2OH-CH2O-CH2CH2O-CH2CH2O-CH2CH2OH Temperatura de
operacioacuten mayor a 120ordmF
Viscosidad
Los fluidos que tienen viscosidad de 100 a 150 centipoises fluyen con dificultad por eso
es importante conocer la concentracioacuten de glicol y temperatura de trabajo del equipo
deshidratador
Reduccioacuten del punto de rociacuteo
Cuando el glicol absorbe agua se reduce la temperatura de rocioacute del gas natural a esto se
llama reduccioacuten del punto de rocioacute La reduccioacuten del punto de rocioacute se ve afectada por
1 Rata de flujo de glicol
2 Temperatura de contacto en el tope del absorbedor eficiencia del contacto glicolgas
3 Concentracioacuten del glicol pobre
Solubilidad
El glicol es soluble en condensados El trietilenglicol es maacutes soluble que el dietilenglicol la
solubilidad del TEG es de 500 ppm a 90degF mientras que la del DEG es solamente de
350ppm En el caso de hidrocarburos aromaacuteticos la solubilidad del glicol es todaviacutea mayor
Presioacuten de vapor
Es importante conocer la presioacuten de vapor del glicol para determinar las perdidas por
evaporacioacuten
Las peacuterdidas de glicol por evaporacioacuten tambieacuten deben ser consideradas cuidadosamente
En el regenerador se producen altas perdidas de EG por efectos de la evaporacioacuten al
tratar de alcanzar concentraciones del 95 mientras no sucede lo mismo cuando se
requiere purezas del 985 de TEG
Descripcioacuten de los procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural por tamices moleculares
Los tamices moleculares son dispositivos de adsorcioacuten fiacutesica de gran aplicacioacuten en la
deshidratacioacuten del gas natural (remocioacuten de agua) Su funcionamiento radica
principalmente en poner en contacto la mezcla gaseosa que entra por el tope del tamiz
compuesto por lechos adsorbentes con la finalidad de que dicho gas pase libremente
mientras el agua se queda retenida en los lechos los cuales son altamente afines con el
agua
Tamices Moleculares
Los tamices moleculares no trabajan de forma continua debido a que del mismo modo
como estos adsorben agua esta debe ser retirada para que los lechos puedan seguir
operando La manera como se retira el agua de los lechos es por medio de un proceso
conocido como regeneracioacuten el cual no es maacutes que hacer pasar gas de proceso a una
temperatura maacutes elevada a la de ebullicioacuten del agua para que esta salga por el tope del tamiz
en forma de vapor La regeneracioacuten tiene un tiempo de residencia entre ocho y doce horas
aproximadamente este tiempo es necesario para asegurar que toda el agua retenida en el
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
Rehervidor de glicol
La funcioacuten del rehervidor de glicol es calentar el TEG hasta la temperatura requerida
(400ordmF) para regenerarlo En algunos casos se puede inyectar Stripping gas (gas de
despojamiento) en el fondo del rehervidor y burbujea a traveacutes del TEG caliente para
ayudar a ldquodespojarrdquo el agua del TEG En este caso el vapor de agua Stripping gas y algo de
TEG vaporizado fluyen del rehervidor de glicol por el fondo de la columna despojadora ndash
regeneradora de glicol mientras el TEG rico fluye hacia abajo de la columna despojadora
de TEG y dentro del rehervidor efectuando la destilacioacuten del agua de la corriente de TEG
Rehervidor de Glicol
Bomba de circulacioacuten de glicol
Las maacutes usadas son de desplazamiento positivo La velocidad maacutexima de la bomba debe
estar comprendida en el rango de 300 a 350 rpm
Provee de circulacioacuten de TEG pobre a las contactora e impulsa la presioacuten del TEG
aproximadamente a 1300 psig Las partes de la bomba no deben tener contacto directo
con el glicol Esto a fin de evitar que el glicol se contamine ya que se produce espumaje
en el sistema y el producto se sale de las especificaciones del disentildeo
La temperatura maacutexima de bombeo debe ser del orden de 250degF
Bomba de circulacioacuten de glicol
Enfriador de glicol pobre
Enfriacutea el TEG pobre a 110ordmF antes que el TEG ingrese a las contactora
Filtros
La filtracioacuten del TEG es requerido para eliminar problemas de operacioacuten En la Planta de
gas los filtros son instalados aguas abajo del Tanque flash donde el mayor volumen de
gases disueltos ha sido liberado para maximizar la capacidad de los filtros Los filtros de
partiacuteculas son usados para remover soacutelidos y un filtro de carboacuten para remover materiales
disueltos Uno de estos filtros de partiacuteculas estaacute instalado aguas abajo del filtro de carboacuten
activado como un filtro de resguardo para remover arrastres de partiacuteculas finas de carboacuten
Filtro de carboacuten activado
El filtro de carboacuten activado es instalado para remover impurezas disueltas por ejemplo
hidrocarburos pesados productos quiacutemicos de tratamiento aceites de compresores y
productos de la degradacioacuten de TEG
El filtro de carboacuten activado al remover productos degradados del TEG mantiene el TEG
puro y con alta calidad Productos de la degradacioacuten del TEG pueden ser corrosivos y
podriacutea inducir a la aceleracioacuten de la corrosioacuten de equipos sino es removido del sistema
Filtro de carboacuten activado
Filtro de partiacuteculas de glicol
El TEG rico primero fluye a traveacutes de un filtro de partiacuteculas para remover soacutelidos El
contenido de soacutelidos en el TEG podriacutea conservarse por debajo de 100 ppm para prevenir
obstruccioacuten en el intercambiador de calor ensuciamiento en los empaques de la
contactora de glicol-gas y de la Columna despojadora del Reboiler deposicioacuten en los tubos
de calentamiento y espuma en el TEG Ellos son generalmente disentildeados para flujo
maacuteximos
Propiedades de los glicoles
Diferentes sistemas pueden ser usados dependiendo de la concentracioacuten de TEG a ser
alcanzada Usualmente la regeneracioacuten del glicol gastado es obtenida por destilacioacuten de la
solucioacuten a presioacuten atmosfeacuterica La temperatura de regeneracioacuten estaacute limitada por la
degradacioacuten teacutermica del glicol La pureza que puede ser alcanzada es aproximadamente
988 Cuando maacutes alta pureza de glicol es requerida se hace necesario operar bajo
operaciones de vaciacuteo o adicionando un gas de arrastre en orden para reducir la presioacuten
parcial del agua
El dietilenglicol fue usado durante los antildeos 1940 para deshidratar el gas natural
produciendo concentraciones de glicol en el rango de 95-96 y descensos del punto de
rociacuteo en el rango de 45-55 ordmF La introduccioacuten del trietilenglicol (TEG) permitioacute mayores
concentraciones del glicol pobre (98-99) sin excesivas peacuterdidas por vaporizacioacuten
Descensos del punto de rociacuteo en el rango de 65-75 ordmF son comunes de lograr con TEG y
con equipos especiales descensos del punto de rociacuteo mayores de 100ordmF pueden
obtenerse
Rango de temperatura operacional de los diferentes glicoles
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura operacional menor a 50ordmF
1048766 Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura de operacioacuten entre
50 ordmF ndash 120ordmF
1048766 Tetraetilenglicol CH2OH-CH2O-CH2CH2O-CH2CH2O-CH2CH2OH Temperatura de
operacioacuten mayor a 120ordmF
Viscosidad
Los fluidos que tienen viscosidad de 100 a 150 centipoises fluyen con dificultad por eso
es importante conocer la concentracioacuten de glicol y temperatura de trabajo del equipo
deshidratador
Reduccioacuten del punto de rociacuteo
Cuando el glicol absorbe agua se reduce la temperatura de rocioacute del gas natural a esto se
llama reduccioacuten del punto de rocioacute La reduccioacuten del punto de rocioacute se ve afectada por
1 Rata de flujo de glicol
2 Temperatura de contacto en el tope del absorbedor eficiencia del contacto glicolgas
3 Concentracioacuten del glicol pobre
Solubilidad
El glicol es soluble en condensados El trietilenglicol es maacutes soluble que el dietilenglicol la
solubilidad del TEG es de 500 ppm a 90degF mientras que la del DEG es solamente de
350ppm En el caso de hidrocarburos aromaacuteticos la solubilidad del glicol es todaviacutea mayor
Presioacuten de vapor
Es importante conocer la presioacuten de vapor del glicol para determinar las perdidas por
evaporacioacuten
Las peacuterdidas de glicol por evaporacioacuten tambieacuten deben ser consideradas cuidadosamente
En el regenerador se producen altas perdidas de EG por efectos de la evaporacioacuten al
tratar de alcanzar concentraciones del 95 mientras no sucede lo mismo cuando se
requiere purezas del 985 de TEG
Descripcioacuten de los procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural por tamices moleculares
Los tamices moleculares son dispositivos de adsorcioacuten fiacutesica de gran aplicacioacuten en la
deshidratacioacuten del gas natural (remocioacuten de agua) Su funcionamiento radica
principalmente en poner en contacto la mezcla gaseosa que entra por el tope del tamiz
compuesto por lechos adsorbentes con la finalidad de que dicho gas pase libremente
mientras el agua se queda retenida en los lechos los cuales son altamente afines con el
agua
Tamices Moleculares
Los tamices moleculares no trabajan de forma continua debido a que del mismo modo
como estos adsorben agua esta debe ser retirada para que los lechos puedan seguir
operando La manera como se retira el agua de los lechos es por medio de un proceso
conocido como regeneracioacuten el cual no es maacutes que hacer pasar gas de proceso a una
temperatura maacutes elevada a la de ebullicioacuten del agua para que esta salga por el tope del tamiz
en forma de vapor La regeneracioacuten tiene un tiempo de residencia entre ocho y doce horas
aproximadamente este tiempo es necesario para asegurar que toda el agua retenida en el
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
con el glicol Esto a fin de evitar que el glicol se contamine ya que se produce espumaje
en el sistema y el producto se sale de las especificaciones del disentildeo
La temperatura maacutexima de bombeo debe ser del orden de 250degF
Bomba de circulacioacuten de glicol
Enfriador de glicol pobre
Enfriacutea el TEG pobre a 110ordmF antes que el TEG ingrese a las contactora
Filtros
La filtracioacuten del TEG es requerido para eliminar problemas de operacioacuten En la Planta de
gas los filtros son instalados aguas abajo del Tanque flash donde el mayor volumen de
gases disueltos ha sido liberado para maximizar la capacidad de los filtros Los filtros de
partiacuteculas son usados para remover soacutelidos y un filtro de carboacuten para remover materiales
disueltos Uno de estos filtros de partiacuteculas estaacute instalado aguas abajo del filtro de carboacuten
activado como un filtro de resguardo para remover arrastres de partiacuteculas finas de carboacuten
Filtro de carboacuten activado
El filtro de carboacuten activado es instalado para remover impurezas disueltas por ejemplo
hidrocarburos pesados productos quiacutemicos de tratamiento aceites de compresores y
productos de la degradacioacuten de TEG
El filtro de carboacuten activado al remover productos degradados del TEG mantiene el TEG
puro y con alta calidad Productos de la degradacioacuten del TEG pueden ser corrosivos y
podriacutea inducir a la aceleracioacuten de la corrosioacuten de equipos sino es removido del sistema
Filtro de carboacuten activado
Filtro de partiacuteculas de glicol
El TEG rico primero fluye a traveacutes de un filtro de partiacuteculas para remover soacutelidos El
contenido de soacutelidos en el TEG podriacutea conservarse por debajo de 100 ppm para prevenir
obstruccioacuten en el intercambiador de calor ensuciamiento en los empaques de la
contactora de glicol-gas y de la Columna despojadora del Reboiler deposicioacuten en los tubos
de calentamiento y espuma en el TEG Ellos son generalmente disentildeados para flujo
maacuteximos
Propiedades de los glicoles
Diferentes sistemas pueden ser usados dependiendo de la concentracioacuten de TEG a ser
alcanzada Usualmente la regeneracioacuten del glicol gastado es obtenida por destilacioacuten de la
solucioacuten a presioacuten atmosfeacuterica La temperatura de regeneracioacuten estaacute limitada por la
degradacioacuten teacutermica del glicol La pureza que puede ser alcanzada es aproximadamente
988 Cuando maacutes alta pureza de glicol es requerida se hace necesario operar bajo
operaciones de vaciacuteo o adicionando un gas de arrastre en orden para reducir la presioacuten
parcial del agua
El dietilenglicol fue usado durante los antildeos 1940 para deshidratar el gas natural
produciendo concentraciones de glicol en el rango de 95-96 y descensos del punto de
rociacuteo en el rango de 45-55 ordmF La introduccioacuten del trietilenglicol (TEG) permitioacute mayores
concentraciones del glicol pobre (98-99) sin excesivas peacuterdidas por vaporizacioacuten
Descensos del punto de rociacuteo en el rango de 65-75 ordmF son comunes de lograr con TEG y
con equipos especiales descensos del punto de rociacuteo mayores de 100ordmF pueden
obtenerse
Rango de temperatura operacional de los diferentes glicoles
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura operacional menor a 50ordmF
1048766 Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura de operacioacuten entre
50 ordmF ndash 120ordmF
1048766 Tetraetilenglicol CH2OH-CH2O-CH2CH2O-CH2CH2O-CH2CH2OH Temperatura de
operacioacuten mayor a 120ordmF
Viscosidad
Los fluidos que tienen viscosidad de 100 a 150 centipoises fluyen con dificultad por eso
es importante conocer la concentracioacuten de glicol y temperatura de trabajo del equipo
deshidratador
Reduccioacuten del punto de rociacuteo
Cuando el glicol absorbe agua se reduce la temperatura de rocioacute del gas natural a esto se
llama reduccioacuten del punto de rocioacute La reduccioacuten del punto de rocioacute se ve afectada por
1 Rata de flujo de glicol
2 Temperatura de contacto en el tope del absorbedor eficiencia del contacto glicolgas
3 Concentracioacuten del glicol pobre
Solubilidad
El glicol es soluble en condensados El trietilenglicol es maacutes soluble que el dietilenglicol la
solubilidad del TEG es de 500 ppm a 90degF mientras que la del DEG es solamente de
350ppm En el caso de hidrocarburos aromaacuteticos la solubilidad del glicol es todaviacutea mayor
Presioacuten de vapor
Es importante conocer la presioacuten de vapor del glicol para determinar las perdidas por
evaporacioacuten
Las peacuterdidas de glicol por evaporacioacuten tambieacuten deben ser consideradas cuidadosamente
En el regenerador se producen altas perdidas de EG por efectos de la evaporacioacuten al
tratar de alcanzar concentraciones del 95 mientras no sucede lo mismo cuando se
requiere purezas del 985 de TEG
Descripcioacuten de los procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural por tamices moleculares
Los tamices moleculares son dispositivos de adsorcioacuten fiacutesica de gran aplicacioacuten en la
deshidratacioacuten del gas natural (remocioacuten de agua) Su funcionamiento radica
principalmente en poner en contacto la mezcla gaseosa que entra por el tope del tamiz
compuesto por lechos adsorbentes con la finalidad de que dicho gas pase libremente
mientras el agua se queda retenida en los lechos los cuales son altamente afines con el
agua
Tamices Moleculares
Los tamices moleculares no trabajan de forma continua debido a que del mismo modo
como estos adsorben agua esta debe ser retirada para que los lechos puedan seguir
operando La manera como se retira el agua de los lechos es por medio de un proceso
conocido como regeneracioacuten el cual no es maacutes que hacer pasar gas de proceso a una
temperatura maacutes elevada a la de ebullicioacuten del agua para que esta salga por el tope del tamiz
en forma de vapor La regeneracioacuten tiene un tiempo de residencia entre ocho y doce horas
aproximadamente este tiempo es necesario para asegurar que toda el agua retenida en el
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
Enfriador de glicol pobre
Enfriacutea el TEG pobre a 110ordmF antes que el TEG ingrese a las contactora
Filtros
La filtracioacuten del TEG es requerido para eliminar problemas de operacioacuten En la Planta de
gas los filtros son instalados aguas abajo del Tanque flash donde el mayor volumen de
gases disueltos ha sido liberado para maximizar la capacidad de los filtros Los filtros de
partiacuteculas son usados para remover soacutelidos y un filtro de carboacuten para remover materiales
disueltos Uno de estos filtros de partiacuteculas estaacute instalado aguas abajo del filtro de carboacuten
activado como un filtro de resguardo para remover arrastres de partiacuteculas finas de carboacuten
Filtro de carboacuten activado
El filtro de carboacuten activado es instalado para remover impurezas disueltas por ejemplo
hidrocarburos pesados productos quiacutemicos de tratamiento aceites de compresores y
productos de la degradacioacuten de TEG
El filtro de carboacuten activado al remover productos degradados del TEG mantiene el TEG
puro y con alta calidad Productos de la degradacioacuten del TEG pueden ser corrosivos y
podriacutea inducir a la aceleracioacuten de la corrosioacuten de equipos sino es removido del sistema
Filtro de carboacuten activado
Filtro de partiacuteculas de glicol
El TEG rico primero fluye a traveacutes de un filtro de partiacuteculas para remover soacutelidos El
contenido de soacutelidos en el TEG podriacutea conservarse por debajo de 100 ppm para prevenir
obstruccioacuten en el intercambiador de calor ensuciamiento en los empaques de la
contactora de glicol-gas y de la Columna despojadora del Reboiler deposicioacuten en los tubos
de calentamiento y espuma en el TEG Ellos son generalmente disentildeados para flujo
maacuteximos
Propiedades de los glicoles
Diferentes sistemas pueden ser usados dependiendo de la concentracioacuten de TEG a ser
alcanzada Usualmente la regeneracioacuten del glicol gastado es obtenida por destilacioacuten de la
solucioacuten a presioacuten atmosfeacuterica La temperatura de regeneracioacuten estaacute limitada por la
degradacioacuten teacutermica del glicol La pureza que puede ser alcanzada es aproximadamente
988 Cuando maacutes alta pureza de glicol es requerida se hace necesario operar bajo
operaciones de vaciacuteo o adicionando un gas de arrastre en orden para reducir la presioacuten
parcial del agua
El dietilenglicol fue usado durante los antildeos 1940 para deshidratar el gas natural
produciendo concentraciones de glicol en el rango de 95-96 y descensos del punto de
rociacuteo en el rango de 45-55 ordmF La introduccioacuten del trietilenglicol (TEG) permitioacute mayores
concentraciones del glicol pobre (98-99) sin excesivas peacuterdidas por vaporizacioacuten
Descensos del punto de rociacuteo en el rango de 65-75 ordmF son comunes de lograr con TEG y
con equipos especiales descensos del punto de rociacuteo mayores de 100ordmF pueden
obtenerse
Rango de temperatura operacional de los diferentes glicoles
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura operacional menor a 50ordmF
1048766 Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura de operacioacuten entre
50 ordmF ndash 120ordmF
1048766 Tetraetilenglicol CH2OH-CH2O-CH2CH2O-CH2CH2O-CH2CH2OH Temperatura de
operacioacuten mayor a 120ordmF
Viscosidad
Los fluidos que tienen viscosidad de 100 a 150 centipoises fluyen con dificultad por eso
es importante conocer la concentracioacuten de glicol y temperatura de trabajo del equipo
deshidratador
Reduccioacuten del punto de rociacuteo
Cuando el glicol absorbe agua se reduce la temperatura de rocioacute del gas natural a esto se
llama reduccioacuten del punto de rocioacute La reduccioacuten del punto de rocioacute se ve afectada por
1 Rata de flujo de glicol
2 Temperatura de contacto en el tope del absorbedor eficiencia del contacto glicolgas
3 Concentracioacuten del glicol pobre
Solubilidad
El glicol es soluble en condensados El trietilenglicol es maacutes soluble que el dietilenglicol la
solubilidad del TEG es de 500 ppm a 90degF mientras que la del DEG es solamente de
350ppm En el caso de hidrocarburos aromaacuteticos la solubilidad del glicol es todaviacutea mayor
Presioacuten de vapor
Es importante conocer la presioacuten de vapor del glicol para determinar las perdidas por
evaporacioacuten
Las peacuterdidas de glicol por evaporacioacuten tambieacuten deben ser consideradas cuidadosamente
En el regenerador se producen altas perdidas de EG por efectos de la evaporacioacuten al
tratar de alcanzar concentraciones del 95 mientras no sucede lo mismo cuando se
requiere purezas del 985 de TEG
Descripcioacuten de los procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural por tamices moleculares
Los tamices moleculares son dispositivos de adsorcioacuten fiacutesica de gran aplicacioacuten en la
deshidratacioacuten del gas natural (remocioacuten de agua) Su funcionamiento radica
principalmente en poner en contacto la mezcla gaseosa que entra por el tope del tamiz
compuesto por lechos adsorbentes con la finalidad de que dicho gas pase libremente
mientras el agua se queda retenida en los lechos los cuales son altamente afines con el
agua
Tamices Moleculares
Los tamices moleculares no trabajan de forma continua debido a que del mismo modo
como estos adsorben agua esta debe ser retirada para que los lechos puedan seguir
operando La manera como se retira el agua de los lechos es por medio de un proceso
conocido como regeneracioacuten el cual no es maacutes que hacer pasar gas de proceso a una
temperatura maacutes elevada a la de ebullicioacuten del agua para que esta salga por el tope del tamiz
en forma de vapor La regeneracioacuten tiene un tiempo de residencia entre ocho y doce horas
aproximadamente este tiempo es necesario para asegurar que toda el agua retenida en el
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
Filtro de carboacuten activado
Filtro de partiacuteculas de glicol
El TEG rico primero fluye a traveacutes de un filtro de partiacuteculas para remover soacutelidos El
contenido de soacutelidos en el TEG podriacutea conservarse por debajo de 100 ppm para prevenir
obstruccioacuten en el intercambiador de calor ensuciamiento en los empaques de la
contactora de glicol-gas y de la Columna despojadora del Reboiler deposicioacuten en los tubos
de calentamiento y espuma en el TEG Ellos son generalmente disentildeados para flujo
maacuteximos
Propiedades de los glicoles
Diferentes sistemas pueden ser usados dependiendo de la concentracioacuten de TEG a ser
alcanzada Usualmente la regeneracioacuten del glicol gastado es obtenida por destilacioacuten de la
solucioacuten a presioacuten atmosfeacuterica La temperatura de regeneracioacuten estaacute limitada por la
degradacioacuten teacutermica del glicol La pureza que puede ser alcanzada es aproximadamente
988 Cuando maacutes alta pureza de glicol es requerida se hace necesario operar bajo
operaciones de vaciacuteo o adicionando un gas de arrastre en orden para reducir la presioacuten
parcial del agua
El dietilenglicol fue usado durante los antildeos 1940 para deshidratar el gas natural
produciendo concentraciones de glicol en el rango de 95-96 y descensos del punto de
rociacuteo en el rango de 45-55 ordmF La introduccioacuten del trietilenglicol (TEG) permitioacute mayores
concentraciones del glicol pobre (98-99) sin excesivas peacuterdidas por vaporizacioacuten
Descensos del punto de rociacuteo en el rango de 65-75 ordmF son comunes de lograr con TEG y
con equipos especiales descensos del punto de rociacuteo mayores de 100ordmF pueden
obtenerse
Rango de temperatura operacional de los diferentes glicoles
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura operacional menor a 50ordmF
1048766 Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura de operacioacuten entre
50 ordmF ndash 120ordmF
1048766 Tetraetilenglicol CH2OH-CH2O-CH2CH2O-CH2CH2O-CH2CH2OH Temperatura de
operacioacuten mayor a 120ordmF
Viscosidad
Los fluidos que tienen viscosidad de 100 a 150 centipoises fluyen con dificultad por eso
es importante conocer la concentracioacuten de glicol y temperatura de trabajo del equipo
deshidratador
Reduccioacuten del punto de rociacuteo
Cuando el glicol absorbe agua se reduce la temperatura de rocioacute del gas natural a esto se
llama reduccioacuten del punto de rocioacute La reduccioacuten del punto de rocioacute se ve afectada por
1 Rata de flujo de glicol
2 Temperatura de contacto en el tope del absorbedor eficiencia del contacto glicolgas
3 Concentracioacuten del glicol pobre
Solubilidad
El glicol es soluble en condensados El trietilenglicol es maacutes soluble que el dietilenglicol la
solubilidad del TEG es de 500 ppm a 90degF mientras que la del DEG es solamente de
350ppm En el caso de hidrocarburos aromaacuteticos la solubilidad del glicol es todaviacutea mayor
Presioacuten de vapor
Es importante conocer la presioacuten de vapor del glicol para determinar las perdidas por
evaporacioacuten
Las peacuterdidas de glicol por evaporacioacuten tambieacuten deben ser consideradas cuidadosamente
En el regenerador se producen altas perdidas de EG por efectos de la evaporacioacuten al
tratar de alcanzar concentraciones del 95 mientras no sucede lo mismo cuando se
requiere purezas del 985 de TEG
Descripcioacuten de los procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural por tamices moleculares
Los tamices moleculares son dispositivos de adsorcioacuten fiacutesica de gran aplicacioacuten en la
deshidratacioacuten del gas natural (remocioacuten de agua) Su funcionamiento radica
principalmente en poner en contacto la mezcla gaseosa que entra por el tope del tamiz
compuesto por lechos adsorbentes con la finalidad de que dicho gas pase libremente
mientras el agua se queda retenida en los lechos los cuales son altamente afines con el
agua
Tamices Moleculares
Los tamices moleculares no trabajan de forma continua debido a que del mismo modo
como estos adsorben agua esta debe ser retirada para que los lechos puedan seguir
operando La manera como se retira el agua de los lechos es por medio de un proceso
conocido como regeneracioacuten el cual no es maacutes que hacer pasar gas de proceso a una
temperatura maacutes elevada a la de ebullicioacuten del agua para que esta salga por el tope del tamiz
en forma de vapor La regeneracioacuten tiene un tiempo de residencia entre ocho y doce horas
aproximadamente este tiempo es necesario para asegurar que toda el agua retenida en el
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
solucioacuten a presioacuten atmosfeacuterica La temperatura de regeneracioacuten estaacute limitada por la
degradacioacuten teacutermica del glicol La pureza que puede ser alcanzada es aproximadamente
988 Cuando maacutes alta pureza de glicol es requerida se hace necesario operar bajo
operaciones de vaciacuteo o adicionando un gas de arrastre en orden para reducir la presioacuten
parcial del agua
El dietilenglicol fue usado durante los antildeos 1940 para deshidratar el gas natural
produciendo concentraciones de glicol en el rango de 95-96 y descensos del punto de
rociacuteo en el rango de 45-55 ordmF La introduccioacuten del trietilenglicol (TEG) permitioacute mayores
concentraciones del glicol pobre (98-99) sin excesivas peacuterdidas por vaporizacioacuten
Descensos del punto de rociacuteo en el rango de 65-75 ordmF son comunes de lograr con TEG y
con equipos especiales descensos del punto de rociacuteo mayores de 100ordmF pueden
obtenerse
Rango de temperatura operacional de los diferentes glicoles
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura operacional menor a 50ordmF
1048766 Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH Temperatura de operacioacuten entre
50 ordmF ndash 120ordmF
1048766 Tetraetilenglicol CH2OH-CH2O-CH2CH2O-CH2CH2O-CH2CH2OH Temperatura de
operacioacuten mayor a 120ordmF
Viscosidad
Los fluidos que tienen viscosidad de 100 a 150 centipoises fluyen con dificultad por eso
es importante conocer la concentracioacuten de glicol y temperatura de trabajo del equipo
deshidratador
Reduccioacuten del punto de rociacuteo
Cuando el glicol absorbe agua se reduce la temperatura de rocioacute del gas natural a esto se
llama reduccioacuten del punto de rocioacute La reduccioacuten del punto de rocioacute se ve afectada por
1 Rata de flujo de glicol
2 Temperatura de contacto en el tope del absorbedor eficiencia del contacto glicolgas
3 Concentracioacuten del glicol pobre
Solubilidad
El glicol es soluble en condensados El trietilenglicol es maacutes soluble que el dietilenglicol la
solubilidad del TEG es de 500 ppm a 90degF mientras que la del DEG es solamente de
350ppm En el caso de hidrocarburos aromaacuteticos la solubilidad del glicol es todaviacutea mayor
Presioacuten de vapor
Es importante conocer la presioacuten de vapor del glicol para determinar las perdidas por
evaporacioacuten
Las peacuterdidas de glicol por evaporacioacuten tambieacuten deben ser consideradas cuidadosamente
En el regenerador se producen altas perdidas de EG por efectos de la evaporacioacuten al
tratar de alcanzar concentraciones del 95 mientras no sucede lo mismo cuando se
requiere purezas del 985 de TEG
Descripcioacuten de los procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural por tamices moleculares
Los tamices moleculares son dispositivos de adsorcioacuten fiacutesica de gran aplicacioacuten en la
deshidratacioacuten del gas natural (remocioacuten de agua) Su funcionamiento radica
principalmente en poner en contacto la mezcla gaseosa que entra por el tope del tamiz
compuesto por lechos adsorbentes con la finalidad de que dicho gas pase libremente
mientras el agua se queda retenida en los lechos los cuales son altamente afines con el
agua
Tamices Moleculares
Los tamices moleculares no trabajan de forma continua debido a que del mismo modo
como estos adsorben agua esta debe ser retirada para que los lechos puedan seguir
operando La manera como se retira el agua de los lechos es por medio de un proceso
conocido como regeneracioacuten el cual no es maacutes que hacer pasar gas de proceso a una
temperatura maacutes elevada a la de ebullicioacuten del agua para que esta salga por el tope del tamiz
en forma de vapor La regeneracioacuten tiene un tiempo de residencia entre ocho y doce horas
aproximadamente este tiempo es necesario para asegurar que toda el agua retenida en el
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
Viscosidad
Los fluidos que tienen viscosidad de 100 a 150 centipoises fluyen con dificultad por eso
es importante conocer la concentracioacuten de glicol y temperatura de trabajo del equipo
deshidratador
Reduccioacuten del punto de rociacuteo
Cuando el glicol absorbe agua se reduce la temperatura de rocioacute del gas natural a esto se
llama reduccioacuten del punto de rocioacute La reduccioacuten del punto de rocioacute se ve afectada por
1 Rata de flujo de glicol
2 Temperatura de contacto en el tope del absorbedor eficiencia del contacto glicolgas
3 Concentracioacuten del glicol pobre
Solubilidad
El glicol es soluble en condensados El trietilenglicol es maacutes soluble que el dietilenglicol la
solubilidad del TEG es de 500 ppm a 90degF mientras que la del DEG es solamente de
350ppm En el caso de hidrocarburos aromaacuteticos la solubilidad del glicol es todaviacutea mayor
Presioacuten de vapor
Es importante conocer la presioacuten de vapor del glicol para determinar las perdidas por
evaporacioacuten
Las peacuterdidas de glicol por evaporacioacuten tambieacuten deben ser consideradas cuidadosamente
En el regenerador se producen altas perdidas de EG por efectos de la evaporacioacuten al
tratar de alcanzar concentraciones del 95 mientras no sucede lo mismo cuando se
requiere purezas del 985 de TEG
Descripcioacuten de los procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural por tamices moleculares
Los tamices moleculares son dispositivos de adsorcioacuten fiacutesica de gran aplicacioacuten en la
deshidratacioacuten del gas natural (remocioacuten de agua) Su funcionamiento radica
principalmente en poner en contacto la mezcla gaseosa que entra por el tope del tamiz
compuesto por lechos adsorbentes con la finalidad de que dicho gas pase libremente
mientras el agua se queda retenida en los lechos los cuales son altamente afines con el
agua
Tamices Moleculares
Los tamices moleculares no trabajan de forma continua debido a que del mismo modo
como estos adsorben agua esta debe ser retirada para que los lechos puedan seguir
operando La manera como se retira el agua de los lechos es por medio de un proceso
conocido como regeneracioacuten el cual no es maacutes que hacer pasar gas de proceso a una
temperatura maacutes elevada a la de ebullicioacuten del agua para que esta salga por el tope del tamiz
en forma de vapor La regeneracioacuten tiene un tiempo de residencia entre ocho y doce horas
aproximadamente este tiempo es necesario para asegurar que toda el agua retenida en el
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
Descripcioacuten de los procesos de deshidratacioacuten del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural por tamices moleculares
Los tamices moleculares son dispositivos de adsorcioacuten fiacutesica de gran aplicacioacuten en la
deshidratacioacuten del gas natural (remocioacuten de agua) Su funcionamiento radica
principalmente en poner en contacto la mezcla gaseosa que entra por el tope del tamiz
compuesto por lechos adsorbentes con la finalidad de que dicho gas pase libremente
mientras el agua se queda retenida en los lechos los cuales son altamente afines con el
agua
Tamices Moleculares
Los tamices moleculares no trabajan de forma continua debido a que del mismo modo
como estos adsorben agua esta debe ser retirada para que los lechos puedan seguir
operando La manera como se retira el agua de los lechos es por medio de un proceso
conocido como regeneracioacuten el cual no es maacutes que hacer pasar gas de proceso a una
temperatura maacutes elevada a la de ebullicioacuten del agua para que esta salga por el tope del tamiz
en forma de vapor La regeneracioacuten tiene un tiempo de residencia entre ocho y doce horas
aproximadamente este tiempo es necesario para asegurar que toda el agua retenida en el
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
tamiz sea totalmente removida asiacute como tambieacuten extender su vida uacutetil debido a que la misma
se ve gravemente afectada por diferentes razones entre las maacutes comunes se encuentran
Mala regeneracioacuten de los tamices moleculares
Presencia de hidrocarburo liviano en el gas natural que se va a deshidratar
La mala regeneracioacuten de los tamices moleculares reduce draacutesticamente su vida uacutetil
debido a que los mismos trabajan por etapa es decir cuando el lecho esta nuevo el agua
puede quedar retenida en un cuarto de toda la superficie el tamiz cuando la regeneracioacuten
no es eficiente se reduce la zona de contacto de los lechos provocando que maacutes zonas del
tamiz sean utilizadas para lograr la deshidratacioacuten lo cual es un indicativo de que el
tiempo de duracioacuten del tamiz se acorta por esta situacioacuten es de alliacute la importancia y la
rigurosidad de este proceso La presencia de hidrocarburos livianos en el gas natural merma
tambieacuten la vida uacutetil de los tamices debido a que cuando el tamiz es sometido a la
regeneracioacuten donde se alcanzan temperaturas elevadas por el orden de los 600degF el
hidrocarburo que queda retenido en los lechos en presencia de temperaturas tan altas
tienden a coquificar es decir formar una especie de soacutelido (solidificacioacuten) que devasta toda la
superficie o zona de contacto del lecho ya que no es afiacuten con el agua lo que origina la
ocupacioacuten de maacutes superficie del tamiz lo que a su vez provoca la reduccioacuten de su vida uacutetil
Se conoce por lecho adsorbente la capacidad que tienen algunos soacutelidos para adsorber o
retener el alto contenido de agua presente en el gas natural Los tipos de adsorbentes maacutes
comunes son
Tamices moleculares
Siacutelice de gel
Aluacutemina activada
Carboacuten activado
Arcillas
Adsorbentes polimeacutericos
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
Diferentes formas de adsorbentes
Los meacutetodos de absorcioacuten estaacuten representados principalmente por el proceso de deshidratacioacuten a base de glicoles donde el agente deshidratante puede ser uno de los siguientes glicoles
Etilenglicol CH2OH-CH2OH
Dietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH
Trietilenglicol CH2OH-CH2O-CH2-CH2O-CH2-CH2OH
La deshidratacioacuten mediante glicol se utiliza altamente en la industria del gas natural
preferiblemente cuando se trata de deshidratar grandes voluacutemenes de gas natural hasta
concentraciones moderadas La escogencia del tipo de glicol a utilizar depende de varios
factores como costo solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos presioacuten de vapor
punto de congelamiento de la solucioacuten agua-glicol y reduccioacuten del punto de rociacuteo El
trietilenglicol es un liacutequido altamente higroscoacutepico de la serie de los alcoholes no
corrosivo no se solidifica en soluciones concentradas regenerable a altas concentraciones
y estables en presencia de compuestos de azufre y dioacutexido de carbono es el uso maacutes
comuacuten debido a que presenta privanzas perdidas por vaporizacioacuten (punto de
ebullicioacuten=550ordmF) ademaacutes permite obtener mayores descensos de punto de rociacuteo cuando
el gas absorbe el agua se reduce la temperatura de rociacuteo del gas natural
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
Deshidratacioacuten del gas natural con glicol
Definicioacuten de las variables operacionales en un sistema de deshidratacioacuten del gas
natural
En todo sistema de control se maneja los teacuterminos de variables controladas y variables
manipuladas Una variable controlada es aquella que se debe mantener en un valor o
rango deseado mientras que la variable manipulada es aquella que se ajusta o sufre
modificaciones con la finalidad de mantener a la variable controlada dentro de su rango
oacuteptimo
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
Temperatura del gas de entrada
La temperatura del gas de entrada es una variable que se controla debido a que el equipo
tiene un rango optimo de trabajo si la temperatura a la entrada esta por encima de ese
rango optimo y se mantiene en el tiempo el interior de la torre contactora tendraacute un
mayor agotamiento provocando una baja eficiencia en su funcionamiento lo cual causariacutea
problemas operacionales en toda la planta
Tiacutepicamente las unidades que trabajan con TEG son disentildeadas para operar con una
temperatura de gas de entrada entre 80 ordmF y 110 ordmF La temperatura de gas de entrada
como paraacutemetro de disentildeo en la planta de procesamiento de gas es de 110 ordmF
Presioacuten del gas de entrada a la contactora gas-glicol
La presioacuten del contactor es importante controlarla ya que afecta la emisioacuten final de
compuestos orgaacutenicos volaacutetiles A mayor presioacuten en el contactor mayor seraacute la absorcioacuten
de compuestos livianos (no condensables) pero las emisiones finales de contaminantes
aromaacuteticos e hidrocarburos livianos solubles en el glicol dependeraacuten principalmente de la
composicioacuten del gas de entrada y de la absorcioacuten de sus componentes a nivel del
contactor A temperaturas constantes el contenido de agua en el gas de entrada decrece
con el incremento de la presioacuten por consiguiente menor cantidad de agua debe ser
removida si el gas es deshidratado a altas presiones
Temperatura de TEG pobre
La temperatura del glicol es otro paraacutemetro importante a controlar ya que este es un
solvente quiacutemico de alto costo comercial y de acuerdo a estudios de sus propiedades
fiacutesico-quiacutemicas este debe presentar una temperatura de 135 ordmF al momento de ponerse
en contacto con el gas que se requiere deshidratar
La temperatura del TEG pobre que entra a la absorbedora (contactora) tiene un gran
efecto sobre el descenso del punto de rociacuteo y debe ser mantenida lo maacutes bajo como sea
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
posible para alcanzar la eficiencia en la operacioacuten Sin embargo este podriacutea conservarse a
no menos de 10 ordmF por encima de la temperatura del gas de salida
Concentracioacuten de TEG pobre
La concentracioacuten de glicol se puede definir como la variable a controlar de mayor
jerarquiacutea debido a que el glicol es el agente que se encarga de deshidratar el gas de
alimentacioacuten si la concentracioacuten de glicol no es el adecuado es decir estaacute por debajo de
la concentracioacuten adecuada la deshidratacioacuten no se daraacute de forma efectiva originando
problemas operacionales en el resto de la planta
Flujo de circulacioacuten de TEG
El flujo de circulacioacuten de TEG en el contactor va a depender de la cantidad de agua que se
quiera remover del gas sin embargo se debe controlar ya que a mayor flujo de glicol
podriacutea haber una sobre carga y disminucioacuten de la temperatura en el rehervidor
Temperatura de TEG en el rehervidor
En el rehervidor de glicol es donde este obtiene nuevamente su riqueza gracias a que
cuenta con unos serpentines que se encuentran a una temperatura de 225 a 230 ordmF (107 a
110 ordfC) temperatura que es mayor a la de ebullicioacuten del agua por tal razoacuten se debe
monitorear que la temperatura no descienda de la temperatura de ebullicioacuten del agua si
esto pasa el glicol no alcanzara nuevamente el 98 a 985 de pureza que requiere para
ponerse en contacto nuevamente con el gas y retirarle asiacute la maacutexima cantidad de agua
Gas de despojo
El gas de despojo es usado para aumentar la depresioacuten del punto de rociacuteo en el contactor
maacutes allaacute del punto de disentildeo Este gas de despojo es introducido en el rehervidor para
obtener mayores concentraciones de glicol sin aumentar la capacidad en el rehervidor El
uso o no de gas de despojamiento en el rehervidor del TEG es una decisioacuten econoacutemica
entre el costo del gas de despojamiento y los beneficios al proceso
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
Problemas operacionales y su accioacuten correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Problema Posible Causa Accioacuten Correctiva
Descenso inadecuado del punto de rociacuteo
Temperatura del gas de entrada al contactor
Disminuir la temperatura del gas de entrada mayor que la temperatura de disentildeo
Bajo caudal del glicol Aumentar el caudal del glicol pobre hasta 80galmin si es posible Revisar que las bombas se encuentren funcionando correctamente y que el nivel de glicol en el acumulador sea el requerido
Calor inadecuado del rehervidor
Revisar la operacioacuten del controlador de temperatura y la vaacutelvula de combustible Ajustar la temperatura del rehervidor entre 390 y 400 ordmF y verificar
Concentracioacuten baja de glicol pobre y formacioacuten de espuma
Problema Posible causa Accioacuten correctiva
Concentracioacuten baja de glicol
Presencia de sales o coque en la parte exterior de los tubos del rehervidor
Buscar puntos incandescentes calientes en el tubo de fuego directo del rehervidor Sacar el tubo del fuego y limpiarlo Reparar o reemplazar los
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
pobre intercambiadores que presente fugas revisar
Fugas de glicol rico hacia la corriente de glicol pobre en los intercambiadores de calor glicol rico-glicol pobre
Reparar o reemplazar los intercambiadores que presenten fugas
Formacioacuten de espuma
PH del glicol mayor a 85 Revisar el PH y ajustarlo al rango de 7 ndash 75 con neutralizador acido (si el PH es mayor a 75) o con neutralizador baacutesico (si el PH es menor de 7)
Contaminacioacuten del glicol con condensado sales soacutelidos o inhibidores de corrosioacuten
Determinar y eliminar la fuente de contaminacioacuten mejorando el funcionamiento de los separadores de entrada del flash tank y de los filtros del sistema Sustituir el glicol contaminado del sistema con glicol nuevo si la contaminacioacuten es excesiva
Valores oacuteptimos de operacioacuten de la planta de deshidratacioacuten con TEG
Variables Valor miacutenimo Valor maacuteximoConcentracioacuten () 987 99
Flujo volumeacutetrico (GPM) 40 80Temperatura de gas huacutemedo
(degF)90 120
Presioacuten de gas huacutemedo (psia) 1170 1230Temperatura del rehervidor (degF) 390 404Temperatura de TEG pobre (degF) 90 160
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
Presioacuten de TEG pobre (psia) 1285 1285
Ejemplo
Torre AbsorbedoraConexiones
Ndeg de etapas 6Entrada por el tope TEG pobre a la torre
Entrada por el fondo Gas saturadoSalida de vapor por el tope Gas seco
Salida de liquido por el fondo TEG ricoPresiones
Tope (psia) 1210Fondo (psia) 1215
EficienciasEtapa 1 y 6 100Etapa 2 al 5 85
Paraacutemetros establecidos para la vaacutelvula
VaacutelvulaEntrada TEG ricoSalida TEG rico al intercambiador
Delta P (psia) 1160
Paraacutemetros del intercambiador de calor
Intercambiador de calor TEG rico-TEG pobreConexiones
Entrada lado de tubos TEG regeneradoSalida lado de los tubos TEG pobre
Entrada lado de la coraza TEG rico al intercambiadorSalida lado de la coraza TEG rico a regenerar
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
El regenerador de TEG fue simulado como una columna de destilacioacuten que consiste en un
condensador un rehervidor y 6 etapas Para su convergencia se especificoacute la temperatura
del rehervidor en 400degF y 1952degF la temperatura del condensador
Paraacutemetros establecidos en la torre regeneradora
Torre regeneradoraConexiones
Ndeg Etapas 6Corrientes
Alimentacioacuten de entrada TEG rico a regenerarSalida de vapor por tope Vapor de agua
Salida de liquido por fondo TEG regeneradorPresiones
Tope (psia) 1470Fondo (psia) 1520
Tipo de interno SieveEspecificaciones
Temperatura ActivaEtapa Condensador
Valor especificado 1952degFTemperatura-2 Activa
Etapa RehervidorValor especificado 400degF
La bomba de glicol fue simulada por medio de la operacioacuten bomba (Pump) donde es
elevada la presioacuten del glicol pobre
Paraacutemetros establecidos en la bomba
BombaConexiones
Entrada TEG pobreSalida TEG pobre que sale de bomba
Energiacutea QbombaParaacutemetros
Presioacuten corriente TEG pobre que sale de bomba
1285 psia
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
El enfriador de aire del glicol pobre se simulo con la operacioacuten enfriador (Cooler) el cual
acondiciona al TEG pobre a la temperatura con la que debe entrar al contactor
EnfriadorConexiones
Entrada TEG pobre que sale de bombaSalida TEG pobre frio
ParaacutemetrosTemperatura corriente TEG pobre
frio135degF
Luego se procede a cerrar el ciclo con la funcioacuten reciclo Antes de antildeadir el reciclo se debe
asegurar que la simulacioacuten haya sido completamente calculada La corriente TEG pobre
seraacute recalculada con los nuevos valores de la corriente TEG de reciclo Se ajustan las
tolerancias en la hoja de paraacutemetros utilizando las siguientes consideraciones
Tolerancias de las variables de simulacioacuten
Variables ToleranciasFraccioacuten de vapor 1000
Temperatura 1000Presioacuten 1000
Flujo 1000Entalpia 1000
Composicioacuten 0100Entropiacutea 1000
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
Caracteriacutesticas de las principales corrientes de entrada a la planta
PropiedadesCorrientes de alimentacioacuten al contactor
Gas de entrada humedo TEG pobrePresioacuten psia 1200 1285
Temperatura F 120 135Qgas mmscfd 4036
Cont agua entrada lb H2Ommscfd
92
Cont agua salida lb H2Ommscfd
6
QTEG (gpm) 80Concentracioacuten TEG 990183Flujo masico lbhr 1000000 4514506
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
Composicioacuten de entrada y del trientilenglicol
Componentes
GAS HUMEDO TRIETILENGLICOL (TEG)
Fraccioacuten MolarFraccioacuten
Masafraccioacuten
molar
Metano (CH4) 007398 0525874 00000 00000Etano (C2H6) 01054 0140429 00000 00000
Propano (C3H8) 00643 0125633 00000 00000iso-Butano (i-C4H10) 00100 0025785 00000 00000n-Butano (n-C4H10) 00166 0042803 00000 00000
iso-Pentano (i-C5H12) 00042 0013443 00000 00000n-Pentano (n-C5H12) 00033 0010562 00000 00000n-Hexano (n-C6H14) 00021 0008028 00000 00000n-Heptano (n-C7H16) 00011 0004890 00000 00000
n-Octano (C8H18) 00005 0002534 00000 00000n-Nonano (C9H20) 00002 0001138 00000 00000n-Decano (C10H22) 00001 0000631 00000 00000
Nitroacutegeno (N) 00023 0002858 00000 00000CO2 00481 0093795 00000 00000H2S 00000 0000000 00000 00000
Agua (H2O) 00020 0001596 00764 0009817TEG 00000 0000000 09236 0990183
Fraccioacuten masa
