CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL1HERNANDO RAMIREZ PLAZAS 5. TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL Elaborado por: Hernando Ramrez Plazas Profesor de Gas-USCO DEFINICION Conjunto de procesos a los que se somete el gas para: Remover las impurezas Realizar una disposicin sanitaria de los residuos TIPO DE IMPUREZAS IMPUREZAPROBLEMA SLIDA: Arena, cemento, productos de corrosin, parafinas y asfaltenos. Erosin, taponamiento de lneas, vlvulas e instrumentacin. LIQUIDA: Agua libre, aceite, condensados, aditivos. Prdida de eficiencia de procesos (transporte, compresin, absorcin y adsorcin), inexactitud en medicin, explosiones en quemadores. GASEOSA: Vapor de agua, gases cidos (CO2 y H2S), inertes (N2, O2). Interrupcin del flujo gas por formacin de hidratos en vlvulas e instrumentos, corrosin interna (picadura), polucin ambiental. OBJETIVOS 1.MAXIMIZARLASEGURIDADDELASINSTALACIONESYDELAS PERSONAS. 2.MINIMIZAR LAS FALLAS OPERACIONALES. 3.ADECUARELGASALASESPECIFICACIONESEXIGIDASPORLOS CLIENTES (CALIDAD DEL GAS). 4.PROTEGER EL MEDIO AMBIENTE. CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL2HERNANDO RAMIREZ PLAZAS IMPUREZAS VS. PROCESOS IMPUREZAPROCESO SLIDAFILTRACION LIQUIDADEPURACION VAPOR DE AGUADESHIDRATACION GASES ACIDOS (CO2, H2S) ENDULZAMIENTO INERTES(N2)DESTILACION CRIOGENICA PROCESOS DETRATAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO DEL GAS NATURAL GAS NATURAL CRUDO CO2, H2S, RSH H2O LIBRE, CRUDO, ARENA, PRODUCTOS DE CORROSION VAPOR DE AGUA GAS NATURAL TRATADO GAS NATURAL PARA VENTA TRATAMIENTO Limpieza Deshidratacin Endulzamiento Acondicionamiento:Ajuste del valor calorfico LIMPIEZA CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL3HERNANDO RAMIREZ PLAZAS 5.1.LIMPIEZA DEL GAS NATURAL DEFINICIN Se entiende por limpieza del gas el proceso de remocin de partculas muy pequeas (menores de 10 micras) de slidos y gotas de liquido que se encuentran suspendidas en el gas. Para remover partculas slidas se utilizan filtros y para separar las partculas liquidas del gas se usan los depuradores(Scrubbers). Cuando se requiere un gas natural muy limpio (contenido de partculas menores de 0.5 micras), se utiliza un FILTRO-DEPURADOR (vase figura 7-17 del GPSA-87). Arenisca, productos de Corrosin,... El grado de separacin (de particulas solidas y liquidas) del gas natural depende de la aplicacin particular y est fijado como una especificacin tcnica. JUSTIFICACIN La limpieza del gas se justifica por las siguientes razones: 1.ECONOMIA: Recuperar hidrocarburos lquidos 2.PARA PREVENIR PROBLEMAS OPERACIONALES: EROSION, FORMACIN DE ESPUMAYREDUCCINDELAEFICIENCIADELOSPROCESOSDE TRANSPORTE, COMPRESIN, TRATAMIENTO Y CRIOGENIA Gas Natural + partculas slidas+ partculas liquidas} FILTRODEPURADORGas limpio partculas slidas partculas liquidas Agua , condensado, ... CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL4HERNANDO RAMIREZ PLAZAS APLICACIONES Los depuradores y los filtros protegen procesos einstalaciones y se colocan a la entrada de: PLANTAS COMPRESORAS (tambin en las inter-etapas) UNIDADES TURBOGAS (para generar electricidad) PLANTAS CRIOGNICAS PLANTAS DE TRATAMIENTO PRINCIPIOS Y MECANISMOS DE SEPARACIN 1)SEPARARACION DE PARTICULAS SLIDAS Principio: Retencin de partculas slidas en un medio filtrante formando torta o Incrustamiento en los poros del medio filtrante. Mecanismo: Uso de un medio filtrante apropiado. Equipo: Filtro. 2) SEPARACIN DE PARTICULAS LIQUIDAS Principio: Coalescencia y asentamiento gravitacional (diferencia de densidades entre el Lquido y el gas). Mecanismo: Cambios de direccin y de velocidad del gas. Equipo: Extractor de niebla. OBJETIVO DE LOS SEPARADORES Proporcionar espacio y tiempo para que las fases se separen. PARMETROS DEDISEO DIMETRO (D) Y LONGITUD (L) del recipiente. El dimetro lo determina la termodinmica. La longitud lo determina la economa ----relacin (L/D) ECUACIONES DE DISEO 1.DIMENSIONAMIENTO DE DEPURADORES El dimensionamiento de los depuradores (scrubbers) aplica lo mismos principio utilizados en los separadores convencionales gas-liquido, con las siguientes condiciones: a.La fase gaseosa es la dominante. CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL5HERNANDO RAMIREZ PLAZAS b.La fraccin liquida (mL/mg) menor que 0.1 y c.El tamao de las partculas liquidas menor que 10 micras. 1.1 DETERMINACION DEL DIMETRO (D) Aplica la ecuacin de SOUDERS-BROWN utilizadas en separadores convencionales gas-liquido para calcular la velocidad permisible del gas (Vt). 1 )g/L( Vt =(Ec. 7-7) Donde K es la velocidad especifica y es funcin del tipo de liquido yde la presin de operacin del separador. Existen diferentes mtodos para calcular K: a) Mtodo indirecto: Mtodo GPSA. PrimerosecalculaKparaelseparadoryluegoseobtieneelvalordeKparael depurador. Calculo de K del separador 410) 100 (35 . 0 =PoKsep Donde Ksep viene dada en pie/seg y Po (presin de operacin) en lpmc. Calculo de K del depurador Kdep = (0.6-0.7) Ksep Vase figura 7-9 del GPSA-87 b) Mtodo directo: * Mtodo SARMA (vase revista Hydrocarbon Processing, September 1981) 0.07340.4493Po Kdep= Clculo de la seccin transversal del depurador CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL6HERNANDO RAMIREZ PLAZAS Ag = Qg / Vt DondeAgvienedadoenpie2;Qgenpie3/segacondicionesdeoperacinyVten pie/seg. Clculo del Dimetro (D) del depurador 12 *4D(pulg)||.|

\|=tAg Qg/Vt 13.54 D(pulg) = 1.2) DETERMINACION DE LA LONGITUD(L) a) Depuradores verticales Si D s304 sL/D s 5 Si D > 302 sL/D s 3 b) Depuradores horizontales L/D = 2.5 2. DIMENSIONAMIENTO DE FILTROS 2.1 DETERMINACION DEL DIMETRO (Df) Vt = ( 1.1 1.3)1 )g/L( Tomar1.1comovalordeKpararemoverhidrocarburoslquidosy1.3pararemover agua . Df (pulg.)=13.54 Vt Qg CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL7HERNANDO RAMIREZ PLAZAS 2.2) DETERMINACIN DE LA LONGITUD (Lf) Losfabricantesdefiltrossuministraninformacinsobreloselementosfiltrantes(Ae, Le, de). NOTA:Laseleccindelelementofiltrantedebecumplirconlamximavelocidad permisible del gas (Vg) a la salida de los tubos que sirven de soporte a los filtros, para evitar la ATOMIZACION de la neblina. g1250Vg = Donde Vg viene dado en pie/seg y gen lbm/pie3. La solucin se obtiene por ensayo y error.Para iniciar los clculos, un dimetro (de)yunalongitud(Le)razonablesparaelelementofiltrantesepuedenobtenerdelas siguientes expresiones.

/5 D def=

f1.5D 1 Le = 3) DIMENSIONAMIENTO DE FILTROS-DEPURADORES La informacin bsica es suministrada por los fabricantes. Enmuchoscasos,eltamaodelrecipienteserdeterminadoporlaseccinde filtracin antes que por la seccin de extraccin de neblina. Una consideracin de diseo comnmente pasada por alto, es lavelocidad del gas a la salida de los cartuchos filtrantes.No debe sobrepasar el valor mximo permisible. L = Lf +Ldep Lf=1.2 Le Lf = 1.2Le CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL8HERNANDO RAMIREZ PLAZAS Ldep =2 2.5 D EJERCICIO: DEPURADORES DeterminarDyLparaeldepuradorHORIZONTALdelasegundaetapadeun compresor de gas natural de tres etapas, que operaa las siguientes condiciones. Presin de operacin = 255 psig Temperatura de operacin = 118 F Flujo de gas = 19.7 MMpcsd Gravedad especifica del gas = 0.826 Flujo de liquido = 10 galones por minuto a condiciones estandar Gravedad especifica del condensado (liquido) = 0.64 Comparelosresultadosobtenidosaplicandolossiguientesmtodosparacalcularla velocidad especfica del gas (K) de la ecuacin de Sourder-Brown: 4100)/10 (Po 0.35 Ksep =a) GPSA Ksep 0.8) - (0.7 Kdep = b) SARMA Kdep = 0.4493 Po-0.0734 EJERCICIO: FILTRO-DEPURADOR Un filtro-depurador (vase figura 7-15 del GPSA-87) se utiliza para limpiar 20 pie3/seg. de gas natural muy sucio de una G.E = 0.826 a500 lpcm y 118 F.Determinar: El rea total de filtracin para un factor de suciedad de 3 El dimetro (D) del filtro-depurador para una relacin de densidades liquido-gas de 15.Considere que el liquido removido es agua libre. La longitud (L) del filtro-depurador para una relacin L / D igual a 5. NOTA: Los filtros-depuradores generalmente se utilizan para caudales de gas natural superiores a 50 MMpcsd, por razones econmicas. 5.2. CONTROL DE HIDRATOS Y DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL a)CONTROL DE HIDRATOS: Bajociertascondicionesdetemperaturaypresin,elaguayciertoshidrocarburos, formacompuestosslidosllamadoshidratos.Estoscristalespuedentaponar vlvulas,conexionesyanbloquearcompletamentelneas.Lostaponesoterrones dehidratoscuandosetransportanconelflujodegaspuedendaaryanromper tuberas, vlvulas, conexiones y el interior de recipientes. CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL9HERNANDO RAMIREZ PLAZAS Elmetano,etano,propano,iso-butano,gascarbnicoycidosulfhdricofcilmente formarnhidratos,peroeln-butanoslocondificultadlohace;lospentanose hidrocarburos ms pesado no forman hidratos. Loshidratosseformarnsielgasdulcequecontieneelagualibreseenfrapor debajo de su temperatura de formacin de hidratos (fig. 4-6).La temperatura a la cual se formarn hidratos depende de la presion y de la composicin actual del gas.Por lo tanto, la lnea de formacin de hidratos mostrada no puede ser completamente precisa paratodoslosgasesperoestpicaparamuchosgasesyparaunaproximacin detallada ms precisa, deben usarse grficos separados.La formacin de hidratos se puedeevitaryaseausandouninhibidordehidratoparamezclarloconelagualibre queestpresenteenelgasoquesehacondensadoduranteelenfriamiento,opor remocin del agua desde el gas (deshidratacin) antes que su temperatura caiga por debajo de la temperatura de formacin de hidrato. CALCULO DE LA CANTIDAD DE INHIBIDOR REQUERIDO PARA IMPEDIR LA FORMACION DE HIDRATOS (Ejemplo del captulo 4 del libro de Stewart) Calculelosgal/MMSCFdemetanolpuroquesedebeninyectaraungasquese encuentraa8000psigy224Fparaprevenirlaformacindehidratoscuandose expandehasta4000psigy65F.Lacomposicindelgasylatemperaturade formacin de hidratos a 4000 psig se muestran en la tabla 4--1 (pg 96). Gas (Cantidaddemetanolquese evapora Fig.4-9) GAS: P1 = 8000 psig; T1 = 224 F Metanol P2 = 4000 psig T2 = 65 F Liquido ,H-C :Se disuelve 0.5 % demetanol Solucin acuosa de metanol, %W = 11 1.Otros datos para el presente ejemplo: Humedad a condiciones de entrada y salida (lecturas tomadas de la Fig4 6) Cantidad de hidrocarburos lquidos formado de densidad igual a 300 lb/bbl ( lacantidaddecondensadoseobtienedeunclculodefasesparaun sistema multicomponente de hidrocarburos )= 60 bbl CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL10HERNANDO RAMIREZ PLAZAS Porcentaje de metanol soluble enhidrocarburos lquidos es 0.5 % (mirar la pag. 103) La gravedad especfica del metanol puro referida al agua (Ver Tabla GPSA de propiedades) SOLUCION: Base de Clculo = 1.000.000 scf 1) Cantidad de metanol disuelto en la fase acuosa: Humedad (8000 psig y 224F) = 230 lb Humedad (4000 psig y 65F) = 10 lb ----------Agua condensada ( A) = 220 lb Frmula 4 3 (pg 103); calcular porcentaje del inhibidor en la fase acuosa, W t = (KW)/(1000Mw-Mw*W) -----Frmula 4 3 K = Constantes del inhibidor tabla (4-2) Mw = Peso molecular del inhibidor T = delta de temperaturas de formacin de hidratos W = porcentaje de solucin acuosa de referencia Temperaturadeformacindehidratos=74Fytemperaturadesalida65F, es decir, T = 9F K para el metanol es 2335 y Mw. 32 lbs/lbmol 9 = (2335W)/(100*32 32*W) W = 11 % FA = I + A ( a) I =lbs de inhibidor ( Soluto) A = lbs de agua condensada (solvente) FA = lbs de fase acuosa ( solucin acuosa de metanol) %W = 11 % de metanol en fase acuosa I = FA * %W / 100 ( b) %A = % de agua en la fase acuosa = 100 - %W (c) %A = 100 11 = 89 % A = FA * % A/100 = FA * 89%/100 CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL11HERNANDO RAMIREZ PLAZAS Reemplazando(a)y(c)en(b)seobtienelacantidaddemetanolenlafase acuosa: I = A * % W/(100 - %W) = 220 lbs*(11/100 11)= 27, 19 27,2 lb de metanol 2)Cantidad de metanol vaporizado en la fase gaseosa a 4000 psig y 65 F Tasa de vaporizacin del metanol 1.0 a 4000 psig y 65 F (fig 4 - 9) Lb metanol /MMscf / % metanol en fase acuosa 1.0 Lb metanol en la fase gaseosa =1.0 * 11 = 11 lb 3)Cantidad de metanol soluble en los hidrocarburos lquidos(condensados): Unbarrildehidrocarburospesa300lb;ylacantidaddemetanolsolubleen hidrocarburos lquidos es: 0.005* 300 lb/bbl * 60 bbl =90.0 lb Metanol total requerido: 1) Fase acuosa = 27.2lb (21 %) 2) Fase vapor= 11 lb(9 %) 3) Hcs lquidos= 90 lb (70 %) Total =128.2 lb EXPLICACIN:Delas128.2lbsdemetanoltotalrequeridosolo27.2lbs(21%)se disuelven en el agua condensada y producen inhibicin. Exprese la cantidad de metanol requerida en galones: a.calcular la densidad del metanol metanol = * agua = 0.8 * 8.33 lb/gl=6.664 lb/gl 6.66 lb/gl b.volumen de metanol requerido: V = m/ = 128.3 lb/ 6.66 lb/gl = 19.2 gl CONSIDERACIONES: Elmetanolvienecomercialmenteensolucinacuosaconcentrada (al 98 % por ejemplo) Al calcular la cantidad que hay que inyectar de solucin concentrada de metanol debe tenerse en cuenta su concentracin comercial. CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL12HERNANDO RAMIREZ PLAZAS NOTA: Como este caso no es muy econmico por la alta solubilidad del metanol en el condensado; entonces, una solucin mas prctica sera primero separar el condensado y luego si agregar la cantidad de inhibidor requerido. CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL13HERNANDO RAMIREZ PLAZAS CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL14HERNANDO RAMIREZ PLAZAS b)DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL: ABSORCION POR UN LQUIDO Ladeshidratacinporabsorcinesunodelosmtodosmssatisfactoriosde deshidratacin.Aunque se puede usar cualquiera de los lquidos desecantes, la gran mayora de los sistemas de absorcin usan glicol para remover el vapor de agua del gasypuedeestablecersequesedeshidratamsgasnaturalconglicolquepor cualquierotromedio.Algunasvecesseusandeshidratadoresdeclorurodecalcio parasecarpequeacantidadesdegasenreasaisladasoremotas.Sinembargo, debenotarsequeestemtodonoesprocesodeabsorcin.Comoenelsistema estn presentes slidos de cloruro de calcio, en sentido estricto se efecta un proceso de adsorcin. DESHIDRATACION CON GLICOL. El proceso de deshidratacin de gas natural ms comn es el contacto del gas con un lquido higroscpico como el glicol.Este es un proceso de absorcin, donde el vapor de agua en la corriente de gas es disuelto en un corriente de glicol relativamente pura.Ladeshidratacinconglicolnoesrelativamentecostosa,yaqueelaguapuede separarsefcilmentedelglicolporcalentamiento;aestoselellamaregeneracino reconcentacin del glicol. DESHIDRATACION POR UN DESECANTE SLIDO Dondesenecesitalamsaltadepresinposibledepuntoderocopuedesermas efectivo el proceso de adsorcin usando un desecante slido y seco. Enlosprocesosdeadsorcinlosmaterialesseconcentranenlasuperficiedeun slido como un resultado de las fuerzas que existen en esta superficie.El proceso de adsorcin,igualquelosprocesosdeabsorcin, noinvolucrareaccionesqumicas;la adsorcin es puramente un fenmeno superficial.Superficial no se refiere slo a la superficieexteriordelapartculaadsorbentesinoalasuperficieefectivadelos capilares y poros.Cualquier adsorbente comercial usado para este proceso tendr un rea superficial total de 2400000-3900000 pie2/lb (500-800 m2/gramo). Hay un gran nmero de desecantes slidos disponibles para la deshidratacin de gas.Enlamayoradelossistemasseusaalminaactivada(unpurificador,fabricado versin bauxita que se ha vuelto poroso por activacin) o un desecante tiposlice-gel.Estosdesecantessepuedenactivaroregenerarasquesepuedenusardurante muchos ciclos de adsorcin y reactivacin. Condeshidratacindedesecantesslidossepuedeobtenerpuntosderocomuy bajos y en esta forma es comn una resultante residual de vapor de agua de menos delb/MMpcsalasalidadegas.Enunaaplicacinnormal,estopuede corresponder a un punto de roco de -40oF. CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL15HERNANDO RAMIREZ PLAZAS PLANTA DE DESHIDRATACION DEl GAS NATURAL CON GLICOL (Ejemplo 8.1 del libro de Stewart) SevaadeshidratarungasdulceylimpiousandoTEG(98.5%)hastaunaratade7 lb/MMpcs, no se utiliza gas de despojamiento.Se cuenta con los siguientes datos: Caudal98 MMpcsd Gravedad Especfica0.67 Presin de Operacin del Contactor1015 psia Temperatura de Operacin del Contactor560oR (100 *F) CD0.852 TCR 376oR PCR 669 psia Calcular: 1.El dimetro del contactor (o absorbedor). 2.Determinarel flujo de circulacin del glicol, en gpm 3.Estimar la carga calrica del rehervidor, en BTU/hr 4.Calcularlosrequerimientoscalricosparaelprecalentadoryelcalentador glicol/glicol y para el intercambiador gas/glicol. SOLUCIN: 1.d2 = 5040*TZQg/P*((g/(l- g))*CD/dm)1/2 g = 2.7*0.67*1015/(560*0.865) = 3.79 lb/pie3 dm = 125 micras T = 560oR P = 1015 psia Qg = 98 MMpcsd Tr = 560/376 = 1.49 Pr = 1015/609 = 1.52 Z = 0.865 l = 70 lb/pie3 (densidad del glicol) d2 = 5040*560*0.865*98/1015*((3.79/(70-3.79))*0.852/125)1/2 = 68.2 pulg. Respuesta: Se debe usar un dimetro interno del contador de 72 pulg. 2.Porcentaje mnimo de TEG Wi = 63 lb/MMpcs(Fig. 8-1) Wo = 7 lb/MMpcs TR = 32oF @ 1015 psia (Fig. 8-1) W = 63-7 = 56 lb/MMpcs (cantidad de agua removida). W/Wi = 56/63 = 0.889(Fraccin de agua removida). De la fig. 8-8 se obtiene que el porcentaje mnimo de TEG requerido para obtener un W/Wi de 0.889 es de 97%. CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL16HERNANDO RAMIREZ PLAZAS 3.Eficiencia Terica del Proceso = 25% 1 etapa terica = 4 etapas reales En la planta de regeneracin la Tmx = 400oF por el efecto corrosivo del glicol; es por eso que en este ejercicio se tomar un rango entre 350-380oF.En la siguiente tabla se muestra la concentracin de TEG a la temperatura repectiva: T (oF)% TEG 35098 38099 Tomandounpromedio,%TEG=98.5,delatabla8-10,latemperaturadel recalentador es 353oF. Al no usarse gas de despojamiento, elporcentajedeTEGest entre98y99%.Elgasdedespojamientopermiteaumentarlaconcentracinsinincrementarla temperatura. LaFigura8-14,enlacual2etapastericas=8etapasreales,nospermite remover la cantidad de agua requerida, con una tasa de glicol igual a3gal/lbde agua removida. Q = 3 gal/lb * 56 lb/MMpcs * 98 MMpcs/da * 1 da/24 horas * 1 hora/ 60 minutos Q = 11.4 gpm de TEG. Estimar el trabajo del rehervidor. q = 862 BTU/gal (Tabla 8-1) q = 862 BTU/gal * 11.4 gal/min * 60 min/hora = 590 MBTU/hora Usar 750 MBTU/hr (Suponiendo una prdida calrica del 27%) 4.Calcular los requerimientos calricos de los intercambiadores de calor. PRECALENTADOR GLICOL/GLICOL: TEG rico T1 = 110oF (Temperatura del Contactor) T2 = 200oF Composicin del glicol pobre (98.5% sale del acumulador e ingresa al contador)Base de clculo = 1 galn de glicol pobre. WTEG = 0.985 * 70 lb/pie3 * pie3/748gal = 9.22 lb TEG/galn de glicol pobre %WH2O = 100-%WTEG = 100-98.5 = 1.5% WH2O = 0.015 * 70 lb/pie3 * pie3/748gal = 0.140 lb H2O/gal de glicol pobre CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL17HERNANDO RAMIREZ PLAZAS COMPOSICIN DEL GLICOL RICO: Base de clculo = 1 galn de glicol rico WTEG = 9.22 lb TEG/gal de glicol pobre Tasadecirculacindeglicol=3gal/lbdeaguaremovida(Vaseclculoenel punto 2) W*H2O = 0.140 + 1 lb H2O removida / 3 galones de glicol pobre W*H2O = 0.473 lb H2O/gal de glicol pobre WGlicol Rico = WTEG + W*H2O = 9.22+0.4773 = 9.693 lb Wt concentracin TEG = 9.22/(9.22+0.473) = 0.951 = 95.1% RATA DE FLUJO DEL GLICOL RICO (Wrico) Wrico = (9.22 + 0.473) lb/gal * 11.4 gal/min * 60 min/hr = 6630 lb/hr TRABAJO CALORFICO DEL GLICOL RICO (qrico) EN EL PRECALENTADOR: Cp(95.1% TEG) = 0.56 @ 110oF(Fig. 8-15) = 0.63 @ 200oF Cp(prom)= 0.60 BTU/ lb*oF Qrico = 6630 lb/hr * 0.6 BTU/lb*oF * (120-110)oF = 358 MBTU/hr INTERCAMBIADOR GLICOL/GLICOL (CALENTADOR) Glicol rico: T1 = 200oF T2 = 300oF Glicol Pobre: T3 = 353oF T4 = ? CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL18HERNANDO RAMIREZ PLAZAS REQUERIMIENTO CALORICO DEL GLICOL RICO (EN EL CALENTADOR) Cp(95.1% TEG) = 0.63 @ 200oF (fig. 8-15) = 0.7 @ 300oF Cp(prom) = 0.67 BTU/lboF qrico = 6630 lb/hr * 0.67 BTU/lboF * (300-200)oF = 440 MBTU/hr RATA DE FLUJO DEL GLICOL POBRE (Wpobre) Wpobre = 11.4 gal/min * 70 lb/pie3 * 1pie3/7.48 gal * 60 min/1hr = 6401 lb/hr Para hallar T4 Asumimos T = 250oF Tprom = (353 + 250) / 2 = 302oF Cp(prom)(98.5% TEG) = 0.67 BTU/lboF(fig. 8-15) qpobre = Wpobre*Cp*(T4-T3) qpobre = -qrico T4 = T3 qrico/(Wpobre*Cp(prom)) T4 = 353-444000/(6401*0.67) = 249oF PRECALENTADOR GLICOL/GLICOL : Glicol pobre = T4 = 249oF T5 = ? Asumimos T5 = 175oF Tprom = (249+175)/2 = 212oF Cp(prom)(98.5% TEG) = 0.61 BTU/lboF (fig. 8-15) qpobre = Wpobre*Cp*(T4-T5) qpobre = -qrico T5 = T4 qrico/(Wpobre*Cp(prom)) T5=249-358000/(6401*0.61)=157oFEstatemperaturaesmenorquelatemperaturaMxima permitida por el fabricante de laBomba (210oF). REQUERIMIENTO CALORICO DEL INTERCAMBIADOR GAS/GLICOL: Glicol pobre: T1 = 157oF T2 = 110oF Cp(98.5% TEG) = 0.57 @ 157oF (fig. 8-15) = 0.53 @ 110oF Cp(prom) = 0.55 BTU/lboF qpobre = 6401*0.55*(110-157)oF = -165 MBTU/hr CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL19HERNANDO RAMIREZ PLAZAS CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL20HERNANDO RAMIREZ PLAZAS CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL21HERNANDO RAMIREZ PLAZAS PLANTA DE DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL CON DESECANTE SLIDO (Ejemplo 8-2 del libro de Stewart) Realiceeldiseopreliminardeunadeshidratadoradegasnaturalqueutiliza SORBEADS"R"como desecanteslido,lacual funcionacon dos(2)torresidnticas que tienen ciclos de ocho (8) horas (Vase e! diagrama de flujo anexo). Datos del problema. Caudal 50 MMpcsd Peso molecular 17.4 Densidad 1.7 lb/pie3 Presin de operacin 600 psia Temperatura de operacin 110F Punto de roco de entrada 100 F Humedad deseada a la salida 1 ppm H2O Viscosidad 0.01 cp Calcular: 1)Peso y volumen del desecante slido por ciclo. 2)Dimetro y altura de las dos (2) torres rellenas con el desecante slido. 3)Requerimiento calrico para la regeneracin del desecante slido por ciclo. 4)Requerimiento calrico para el enfriamiento del desecante slido por ciclo 5)Carga calrica del calentador del gas de regeneracin (en Btu/hr). 6)Carga calrica del enfriador del gas de regeneracin (en Btu/hr). SOLUCIN DEL PROBLEMA; Con el punto de roco al agua del gas a la entrada de la torre ,100F, y la presin deoperacin,600psia,enlagrficadeMcKetta-Wehe(Figura8-1),paraestas condiciones encontramos la humedad del gas. W= 90 1b H20/MMpcs. Cantidad de Agua Adsorbida. Para este ejemplo se considera un ciclo de adsorcin de 8 horas, seguido de un ciclo de regeneracin con 3 horas de calentamiento y 3 horas de enfriamiento forzado (ms 2 horas de enfriamiento natural), Cantidad de aguaadsorbida 8/24*50MMpcs*90 lbH2O/MMpcs =1500 lbH2O/ ciclo. CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL22HERNANDO RAMIREZ PLAZAS NOTA:Lahumedaddelgasalasalidadetorreesmuybaja(lppm);portanto,se considera que el porcentaje de remocin de agua es de 100%. Cantidad de Slido desecante. Debidoalmenorcostorelativodeldesecanteslido,paraesteejemplosevaa utilizar Sorbead R.De la tabla 8-3 obtenemos las caractersticas para este slido desecante: Carga de agua que remueve = 6 Ib H2O/100 lb desecante = 0.06 lb H2O/lb desecante. Densidad a granel = 49 Ib/ pie3 a. Masa del slido desecante. ms = ante deante delblb O lbHO lbHsecsec 2225000/ 06 . 01500= (1) b. Clculo del volumen de desecante. 33secsec510/ 4925000piepie lblbVante deante des= = desecante(2) CLCULOS DE LA TORRE. DelaFigura8-19seobtieneelvalordelavelocidadsuperficial(Vm),esdecir,la velocidad mxima permisible del gas dentro de la torre sin el slido desecante. A una presin de operacin de 600 psia el valor de la velocidad superficial es 55 ft/min De la ecuacin 8-2, asumiendo Z = 1.0 tenemos. 2 2lg 4 . 2826600 * 550 . 1 * 570 * 50* 3600 pu d = = (3) d2 = 53.7 pulg = 4.65 pies La altura del slido desecante es: piespiepiedVAVLs ss30) 4 / 65 . 4 * (5104 /2 232= = = =t t(4) La cadadepresin es funcin deltamaoy la forma del slido desecante, al igual quedelavelocidadsuperficial.Enlapg216dellibrodeStewartaparecenlos diferentes tamaos y formas de los slidos desecantes ms usados. De la ecuacin 8-3, asumiendo tamao =1/8 pulg. y forma esfrica, tenemos: | | psi P 8 . 14 30 * ) 55 )( 7 . 1 )( 00009 . 0 ( ) 55 )( 01 . 0 )( 056 . 0 (2= + = A , para d = 4.65 pie (5) CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL23HERNANDO RAMIREZ PLAZAS Estacadadepresinesdemasiadograndepueselvalorrecomendadose encuentraentre5-6psi;entonces,vamosatomarundimetrodelatorrems grande (5.5 pies). Aplicandolaecuacindecontinuidad(suponiendoqueladensidaddelgas permanece constante), se tiene: 2 2 1 1A V A Vm m=4 4222211dVdVm mt t=22112((

=ddVVmm De la anterior ecuacin, despejando la Vm2 tenemos.min / 2 . 395 . 565 . 45522211 2pieddV Vm m=((

=((

= Conlanuevavelocidadsuperficial,recalculamoslalongitudLutilizandolaecuacin (4)yelnuevovalordeldimetro(5.5pies);tambinsecalculaelnuevovalordela cada de presin (Ecuacin 5).Ls = 21.5pies P = 5.5 psi. Este nuevo valor de la cada de presin est dentro de los lmites recomendados. Dejando 3 pies arriba y 3 pies abajo del lecho del slido desecante, la longitud de la torre es:L = 21.5 + 6~ 28 pies CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL24HERNANDO RAMIREZ PLAZAS Calculandolarazndeesbeltezparalatorre, tenemos 0 . 55 . 528= =DL CICLO DE REGENERACIN A) Etapa de CalentamientoCalor suministrado para calentar la torre con el lecho hmedo/ciclo -Desecante = 25000 lb *(350-110)oF*0.25* = 1520000 Btu. -Torre = 53000 lb*(350-110)oF*0.12** = 1520000 Btu. Para evaluar el calor requerido por el agua, primero calculamos el calor de des-absorcin latente. -Agua = 1500 lb*1100 Btu/lb***= 1650000 Btu Luego el calor sensible- Utilizamos la temperatura promedio de la torre, porque a esta temperatura se garantiza que la mayora del agua ha sido arrastrada por el gas. -Agua = 1500 lb * (230-100)oF* 1**** = 2OOOOOBtu. Se asume un 10 % de perdidas al medio ambiente. Calorrequerido= 4870000 * 1.1 = 5360000Btu CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL25HERNANDO RAMIREZ PLAZAS NOTAS: -*LacapacidadcalorficadeldesecanteaTpromedio=(350+110)/2=230oF es: 0.25 Btu/lboF(Tabla 8-3). -** La capacidad calorfica del acero es 0.12 Btu/lboF(Dato del problema). -***Calordedes-absorcindelagua,proporcionadoporeldistribuidordel desecante(1100 Btu/lbm). -**** La capacidad calorfica del agua lquida. B). Etapa De Enfriamiento Calor removido de la torre con lecho seco/ciclo. -Desecante = 25000 lb * (350-110)oF*0.25* = 1500000 Btu. -Torre = 53000 lb * (350-110)oF*0.12** = 1520000 Btu. Se asume un 10 % de perdidas al medio ambiente. Calorrequerido = 3020000 *1.1= 3320000Btu. CALENTADOR DEL GAS DE REGENERACIN El calentador(horno) entrega gas a una temperatura de 400F el cual intercambia calor en estado estacionario con la torre a una temperatura promedio de 230oF; por tanto, la masa del gas de regeneracin que circula por la torre ser: ciclo lbF lb Btuciclo Btumocalentador/ 49400/ 64 . 0 * ) 230 400 (/ 5360000== Elgasderegeneracinsecalientadesde110oFhasta400oF,entonces,lacarga calorfica en el calentador es: QH = 49400(400 - 110)*0,62 = 8900000Btu/ciclo Para el diseo, se toma como prdida al medio ambiente un 25 % y se asume que el calentador funciona durante 3 horas del ciclo de regeneracin. Entonces, QH = 8900000 * 1.25 / 3 = 3710000Btu / hr ENFRIADOR La carga calrica del enfriador es calculada bajo la suposicin de que todo el agua es condensadadurantelaprimeramedia(l/2)horadelas3horasdelciclode calentamiento. gasregeneracin = 49400 * (230-1 l0)F* 0.61 / 3 = 1.205000Btu/ hr Agua = 1500/6 *(ll57-78)/ 0.5 = 3.237000Btu / hr NOTAS: a) 1157 Btu/lb corresponde a la entalpa del vapor saturado a 230oF. CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL26HERNANDO RAMIREZ PLAZAS b) 78 Btu/lb corresponde a la entalpa del lquido saturado a 110oF. c)0.61Btu/lboF eselvalordelacapacidadcalorficadelgasderegeneracinala temperatura promedio (230 +110)/2= 170oF. Se asume un 10 % de perdidas al medio ambiente. Calorrequerido = 4442000 * 1.1 = 4886000Btu / hr CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL27HERNANDO RAMIREZ PLAZAS CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL28HERNANDO RAMIREZ PLAZAS 5.3.ENDULZAMIENTODELGASNATURAL(Capitulo7dellibrode Stewart) Ademsdehidrocarburospesadosyvapordeagua,elgasnaturalfrecuentemente contieneotroscomponentesquedebenserremovidos,talescomoelCO2,elH2Sy otros compuestos de azufre como los mercaptanos, los cuales son componentes que requierenserremovidoscompletaoparcialmentedelgasnatural.ElCO2,elH2Sy otroscompuestosdeazufrepresentesenelgasnaturalagriosonconocidoscomo gases cidos, los cuales pueden generar graves problemas de corrosin tanto en los equiposde produccin como de transporte de gas. EnlosEstadosUnidos,lapermisibilidaddegasescidosenlos gasesnaturaleses de 2 a 3% de CO2 y de 4 ppm para el H2S.Los requerimientos actuales para algunas ventaspuedenvariardependiendodelasnegociacionesentreelvendedoryel comprador. ENDULZAMIENTO Endulzamiento es el trmino que se le aplica al proceso de remocin de gases cidos talescomoCO2,H2Syotroscompuestosdeazufrepresentesenelgasnatural.El principio de este proceso es neutralizar los gases cidos bien sea por procesos fsicos o qumicos.Adems, el proceso en s requiere una fase de regeneracin en donde se recuperaelcompuestodeendulzamiento,convirtiendoelsistemaenunproceso cclico, esto con fines econmicos. Enlosprocesosfsicos,elendulzamientodelgasnaturalsehacemediante adsorcin o absorcin de los gases cidos.Los procesos qumicos se llevan a cabo mediantereaccionesqumicas,lascualespuedenserreversiblesyenellasse regenera el compuesto de endulzamiento mediante la aplicacin de calor para separar los gases cidos de l, e irreversibles en las cuales el compuesto de endulzamiento se regenera mediante procesos de oxidacin. PROCESOS DE ENDULZAMIENTO Losprocesosutilizadosenelendulzamientodelgasnaturalsonseleccionadosde acuerdo algas cido quesequieraremoveryalgradodeseparacin. Paraesohay que tener en cuenta los siguientes tipos de separacin: 1.Se desea separar slo H2S. ENDULZAMIENTO P T REGENERACION P TCURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL29HERNANDO RAMIREZ PLAZAS 2.Se desea separa H2S y otros compuestos de azufre. 3.Se desea separar slo CO2. 4.Se desea separar todos los gases cidos. Paralasdosprimerasseparacionesseemplealechoslidotalescomo:esponjade Hierro, oxido de zinc o mallas moleculares, siempre y cuando las concentraciones de estos gases cidos sea baja (= 3600QgTZ/PEc 7-21 donde: d = dimetro del recipiente, pulg H = altura de la capa, pies Alseleccionarcombinacionesaceptables,laalturadelacapadeberasermenor que 10 pies para remocin de H2S y 20 pies para remocin de mercaptano.Esta alturaproducirsuficientecadadepresinparaasegurarunadistribucindeflujo apropiada sobre la seccin entera.As eltamaoderecipientecorrectoseruno quetengaunaalturadecapamenorque10pies(20sisevaaremover mercaptano) y un dimetro de recipiente entre dmin y dmax. CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL34HERNANDO RAMIREZ PLAZAS La esponja de hierro es normalmente vendida en U.S. por bushel. El volumen en bushels puede ser determinado de la siguiente ecuacin una vez las dimensiones de la capa son conocidas: Bu = 4.4*10-3d2HEc 7-22 Donde Bu = volumen, bushels Lacantidaddeoxidodehierroqueesimpregnadoenlascapasdemaderaes normalmenteespecificadaenunidadesdelibrasdeoxidodehierro(Fe2O3)por bushel.Los grados comunes son 9, 15 o 20 lb Fe2O3/bushel. El tiempo del cicloes determinada de la siguiente ecuacin: Tc = 3.14*10-8Fe*d2He/QgMF Ec 7-23 Donde: tc = tiempo de ciclo, das Fe = contenido de esponja de hierro, lb Fe2O3/bushel e = eficiencia (0.65 a 0.8) MF = fraccin molar de H2S Elmaterialdeesponjadehierroesnormalmenteespecificadoparateneruna distribucin de tamao con 0% retenido en 16 mesh, 80% entre 30 y 60 mesh, y 100%retenidoen325mesh.Esto es obtenido con un contenidodehumedadde 20% por peso y un pH de 10.Debido a que es necesario para mantener las mayores condiciones alcalinas, mecanismos deben ser incluidas en el diseo para aadir agua y soda custica. PROCEDIMIENTOS DE DISEO PARA SISTEMAS CON AMINA Los tipos de equipos y los mtodos par disear el sistema, es similar para MEA y DEA ABSORBEDOR DE AMINA Elabsorbedordeaminausauncontadordeflujoatravsdelatorreparasimular mezclasentrelasolucinde aminayelgaspobre. Tpicamente, dimetrosdetorre pequeos usan empaques de acero limpio, mientrasque grandes torres usa bandejas deacerolimpio.Parasistemasqueusanlasconcentracionesdesolucinycargas recomendadas,unatorrecon20a24bandejasesnormal.Variacionesenlas concentracionesdesolucinydecargapuederequerirmsinvestigacionespara determinar el nmero de bandejas. Enunabsorbedorconbandejaslaaminacaedeunabandejaaotradebajoenla misma manera que el liquido en el estabilizador de condensado.Las burbujas de gas suben a travs del liquido y crea una espuma que debe ser separada del gas antes de que alcance la parte inferior de la prxima bandeja. CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL35HERNANDO RAMIREZ PLAZAS Comnmente, el absorbedor de amina incluye una seccin separadora integral de gas en el fondo de la torres.Este separador sera de igual dimetro que la torre.El gas entraenlatorrepasaraatravsdeuneliminadordenieblayluegopasaporuna chimenea.El propsito del separador esremover el agua y los hidrocarburos lquidos que han entrado con el gas para proteger la solucin de amina de contaminacin. Alternadamente,unrecipienteseparadorpuedeser provedoparareducir elpesode la torre.Esterecipiente sera diseado de acuerdo con las normas de diseo de un separador de dos fases. ParalossistemasconMEAconungranflujodegas,unseparadordeberaser consideradoenlasalidadegasdulce.LapresindevapordeMEAestalqueel separadorpuedeserdeayudaparareducirperdidasdeMEAenelgasdulce.Sistemas con DEA no requieren de separadores debido a que la presin de vapor de DEA es muy baja. RATAS DE CIRCULACION DE AMINA Las ratas de circulacin para sistemas de amina pueden ser determinadas de las ratas de flujo del gas cido al seleccionar una concentracin de solucin y un carga de gas cido.Las siguientes ecuaciones pueden ser usadas: LMEA = 112Qg*MF/(cAL)Ec 7-24 LDEA = 192Qg*MF/(cAL) Ec 7-25 Donde LMEA =Rata de circulacin de MEA, gpm LDEA = Rata de circulacin de DEA, gpm Qg = Rata de flujo del gas, MMpcsd MF=Fraccindegascidototalenlaentradadelgas,molesdegascido/molde gas ala entrada c = Fraccin de peso de la amina, lb de amina/lb de solucin = densidad de la solucin, lb/gal a 60F AL = carga de gas cido, mol de gas cido/mol de amina Paraeldiseo,lassiguientesconcentracionesdesolucinydecargason recomendados para proveer un sistema efectivo sin un exceso de corrosin: MEA:C = 20 wt %,AL = 0.33 moles de gas cido/mol de MEA DEA: C = 35 wt % AL = 0.5 moles de gas cido/mol de DEA Para las concentraciones recomendadas las densidades a 60F son: 20% MEA = 8.41 lb/gal = 0.028 mol de MEA/gal 35% DEA = 8.71 lb/gal = 0.029 mol de DEA/gal Usandoesos lmites de diseo, las ecuaciones 7-24 y 7-25 pueden ser simplificadas a : LMEA = 201Qg*(MF) LDEA = 126Qg*(MF) CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL36HERNANDO RAMIREZ PLAZAS La rata de circulacin determinada con esas ecuaciones sera incrementada en un 10 a 15% para suplir un exceso de amina. EJEMPLOS UNIDAD DE ESPONJA DE HIERRO. Ejemplo 7-1. del libro de Stewart .Disear la unidad de esponja de hierro.(Vase Fig. 7-3) para un gas que presenta las condiciones mostradas en al siguiente tabla de datos: Caudal2 MMpcsd Gravedad Especfica0.6 H2S19 ppm Presin1200 psig Temperatura100oF. 1.Se calcula el dimetro mnimo para la velocidad del gas: d2min = 360QgTZ/P (Ec. 7-18) para condiciones de 100F y 1200 psig Z = 0.85 d2min = 360*2*560*085/1.215= 16.8 pulg 2.Se calcula el dimetro mnimo para remocin de compuestos de S d2min = 5.34*106Qg*(MF) (Ec. 7-19) d2min = 5.34*106*2*(19/1000000) = 14.2 pulg 3.Se calcula el dimetro mnimo para prevenir canalizacin: d2max = 1800QgTZ/P (Ec. 7-20) d2max = 1800*2*560*0.85/1215 = 37.6 pulg. El dimetro debe de estar entre 16.8 pulg y 37.6 pulg. 4.Se escoge el tiempo de ciclo para un mes: Tc = 3.14*10-8Fe*d2He/QgMF, (Ec. 7-23) ,asumiendo Fe = 9 y despejando: d2H = (30*2*(19/1000000)) / ((3.14*10-8)*9*0.65)= 6.206 Se calcula H para los d ms conocidos y se escoge aquella combinacin de d y H que cumplan ms con la altura mnima del lecho (entre 10 y 20). CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL37HERNANDO RAMIREZ PLAZAS d pulgadas H pies 1819.2 2015.5 2212.8 2410.8 306.9 364.8 El d ms aceptable fue el de 30 pulg., porque se escoge una altura (H) de lecho de 10 pies (se remueve solamente H2S). 5.Se calcula el volumen de la esponja de hierro: Bu = 4.4*10-3d2H(Ec. 7-22) Bu = 4.4*10-3*302*10 = 39.6 bushels. PARAMETROSESPECIFICOS PARA DEA Ejemplo 7-2 del libro de stewart Dado un gas con las siguientes condiciones: Caudal100 MMpcsd Gravedad Especfica0.67 Presin1000 psig Temperatura100oF CO2 a la entrada4.03% CO2 a la salida2% H2S a la entrada19 ppm H2S a la salida4 ppm CD0.689 1.Mostrar si una unidad de DEA es una seleccin aceptable para el proceso. 2.Determinar la rata de circulacin usando 35wt% de DEA y una AL = 0.5 mol de gas cido por mol de DEA. 3.Determinar dimetro y altura para la torre de contacto con DEA. 4.Determinar la carga calrica del re-hervidor. Solucin:La figura 7-4 muestra el diagrama de flujo de un sistema de endulzamiento con amina. 1.Seleccin del proceso: CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL38HERNANDO RAMIREZ PLAZAS Entrada total de gas cido = 4.03+0.0019 = 4.032% Pgas acido en la entrada= 1015*4.032/100 = 40.9 psia Salida total de gas cido = 2% Pgas cido a la salida = 1015*2/100 = 20.3 psia De la figura 7-12 para remover CO2 y H2S, los procesos posible son aminas, sulfinol o carbonatos.La seleccin ms comn para esta aplicacin es una unidad de DEA por ser menos corrosiva y ms econmica que la MEA. 2.Calcular rata de circulacin de DEA: LMEA = 192Qg*MF/(cAL)(Ec. 7-25) LMEA = 192*100*0.04032 / (0.35*8.71*0.5) = 508 gpm 3.Calcular el tamao de la torre: d2 = 5040*(TZQg/P)*((g/(l-g))*CD/dm)1/2 (Del volumen 1 del libro de Stewart) a travs de la ecuacin de estado se tiene: g = 2.7*0.67*1015 / (560*0.84)= 3.9 lb/pie3 l = 8.71 lb/gal = 65.1 lb/pie3 d2 = 5040*(560*0.84*100/1015)*((3.9/(65.1-3.9))*0.689/150)1/2= 63.2 pulg. Usar torre con dimetro interior de 72 pulg y 24 bandejas. 4.Determinar la carga calrica del re-hervidor:Usando 1000 Btu/gal de solucin pobre (pg. 174). q = (1000 Btu/gal de solucin pobre)(508 gpm)(60 min/hr)=30.5 MM Btu/hr CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL39HERNANDO RAMIREZ PLAZAS CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL40HERNANDO RAMIREZ PLAZAS CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL41HERNANDO RAMIREZ PLAZAS CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL42HERNANDO RAMIREZ PLAZAS CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL43HERNANDO RAMIREZ PLAZAS CURSO DE INGENIERIA DE GAS NATURALINGENIERIA DE PETROLEOS 25 AOS TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL44HERNANDO RAMIREZ PLAZAS