PROCESOS DEL GAS NATURAL PROCESOS DE …biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/curzoz/modulo_2_ing_y... · turbulencia, esta es la razón porque se rellena la torre de elementos

Preparador : Ricardo Bisso Fernndez - Ing.CIP.Petroqumico -

1

Clase 6Clase 6

PROCESOS DEL GAS NATURAL

PROCESOS DE SEPARACIN

PROCESOS DE TRATAMIENTO

PROCESOS DE RECUPERACION

TECNOLOGAS COMERCIALES

1

2

3

4

5


2

11-- PROCESOS DE GAS NATURALPROCESOS DE GAS NATURAL

La utilizacin del GN para el desarrollo de un Pas involucra nosolo el gas en s, tambin comprende los lquidos de ese gas natural tales como:

Gas Licuado de Petrleo (GLP)Gas Licuado de Petrleo (GLP)

EtanoEtano

HHexanoexano

Gasolina naturalGasolina natural, etc., etc.

El uso del GN como insumo, se emplea para obtener el Hierro Esponja en la Industria Siderrgica y en el desarrollo de la Petroqumica. En el siguiente esquema se muestra los mltiples usos:


3


4

El GN tal como se extrae de los reservorios no tienen valorno tienen valorcomercialcomercial por lo que es necesario someterlo a procesos especiales para obtener productos adecuados.

Dichos procesos pueden clasificarse en los siguientes procesos:

I.I. SeparacinSeparacin (Deshidratacin y Separacin de Lquidos)

II.II. TratamientoTratamiento (Separacin de S, N2, CO2, etc)

III.III. RecuperacinRecuperacin (Fracciones lquidas con valor comercial)

IV.IV. FFraccionamientoraccionamiento (Condensados LGN con valor comercial)

V.V. PPetroqumicosetroqumicos


5

Separacin de ASeparacin de Aguagua por por Absorcin y AdsorcinAbsorcin y Adsorcin

Procesos Unitarios

PROCESOS DE PROCESOS DE SEPARACION DE AGUASEPARACION DE AGUA

Procesos Procesos de Deshidratacin de Deshidratacin con Glicolcon Glicol

Proceso Unitario

Deshidratacin Por Deshidratacin Por Enfriamiento DirectoEnfriamiento Directo

Operacin Unitaria

Deshidratacin Por Deshidratacin Por Compresin y Compresin y EnfriamientoEnfriamiento

Proceso Unitario

I.


6

Separacin de AzufreSeparacin de Azufre

Gas Acido y Dulce

Procesos de Endulzamiento

PROCESOS DE TRATAMIENTOPROCESOS DE TRATAMIENTO

Procesos de DesulfuracinProcesos de Desulfuracin

Qumica y Fsica

Lavado de Gases LicuadosLavado de Gases Licuados

Con Soda Castica

Separacin de CO2Separacin de CO2

Absorcin Fsica

Absorcin Qumica

II.

Procesos con AminasProcesos con Aminas

Proceso Girbotol

Uso de membranas y

Tamices Moleculares


7

PROCESOS DE RPROCESOS DE RECUPERACIONECUPERACION

Refrigeracin MecnicaRefrigeracin Mecnica CriogeniaCriogenia

III.

Turbo ExpansinTurbo Expansin


8

PROCESOS DE PROCESOS DE GAS NATURALGAS NATURAL


9

PROCESOS DE PROCESOS DE GAS NATURALGAS NATURAL


10

La obtencin del contacto lquido-vapor, a contra corriente, en las torres de destilacin o de absorcin se puede efectuar o, en continuo, en una torre de relleno, o, en discontinuo, sobre platos. En la industria del refino, as como en petroqumica, los caudales son tales que prcticamente todas las torres de fraccionamiento se equipan con platos, de muy diversos tipos.

Los balances de materia y trmicos, unidos a las ecuaciones de equilibrio, permiten fijar las temperaturas, presiones y caudales en los diferentes niveles de la torre, as como el nmero de etapas tericas y cantidad de calor a suministrar para obtener el fraccionamiento especificado.

1


11

Son estos elementos de base, los utilizados por los ingenieros de las oficinas de proyectos para estimar las dimensiones de la torre en una primera fase, para, finalmente, ejecutar el diseo detallado de construccin de la torre con todos sus accesorios (tubuladuras, soportes, pasarelas, entradas de hombre etc.)

La hidrodinmica del plato fijar el dimetro de la torre, la separacin entre platos, la prdida de carga entre la cabeza y el fondo, y la elasticidad de funcionamiento, es decir, los caudales de lquido y de vapor mximos y mnimos autorizados, que corresponden al dominio de la estabilidad del plato.

A pesar de la complejidad aparente de las diversas formas de losplatos, todos los mtodos de clculo usan las mismas ecuaciones fundamentales de la hidrodinmica


12

PLATOS O BANDEJAS DE PLATOS O BANDEJAS DE BURBUJEOBURBUJEO

Extraccin Lquido Vapor

Transferencia de masa

Equilibrio msico - entlpico


13

TIPOS DE PLATOSTIPOS DE PLATOS

1. Plato de Campanas (bubble cap-tray)

2. Plato perforado con vertedero (sieve tray)

3. Plato con Vlvulas (valve tray)

4. Plato Uniflux

5. Plato con chorros direccionales (jet tray)

6. Plato sin vertedero


14

TIPOS DE PLATOSTIPOS DE PLATOS


15

2

Las torres de relleno se emplean en la industria, en competenciacon las de platos, para separar los constituyentes de una mezcla por absorcin o destilacin (adems de por extraccin lquido-lquido).

Mientras que una torre de platos constituye un conjunto de etapas de contacto distintas entre las que las dos fases circulan separadas, una torre de relleno realiza un contacto Continuo en contracorriente: Las dos fases se hallan en contacto a lo largo de toda la torre para solamente separarse antes de abandonar el aparato.

El intercambio de constituyentes entre las dos fases se hace mejor cuando hay una gran superficie de contacto y una buena turbulencia, esta es la razn por que se rellena la torre de elementos slidos, con formas y dimensiones juiciosamente elegidas.


16

Con relacin a las torres de platos, las torres de relleno presentan un cierto nmero de ventajas e inconvenientes.

Las principales ventajas son las siguientes:

PPrecio inferior por unidad de volumenrecio inferior por unidad de volumen, sobre todo en el caso en que se trate de mezcla corrosiva

Mayor rea de contactoMayor rea de contacto, lo que favorece la transferencia msica

PPequeaequea prdida de cargaprdida de carga, lo que es particularmente interesante cuando se destila al vaco elementos poco estables, trmicamente;

RRetencinetencin poco importante.


17

Frente a estas ventajas, los principales inconvenientes son los siguientes:

EEscasascasa flexibilidadflexibilidad: la eficacia de una torre de relleno disminuye rpidamente cuando se aleja de las condiciones ptimas de funcionamiento;

BBaja eficacia de las torres de gran dimetroaja eficacia de las torres de gran dimetro a causa de la dificultad de asegurar un flujo uniforme de los fluidos en el relleno. As, por encima de una cierta capacidad, la altura del relleno necesario se hace tan grande que una torre de platos resulta ms econmica. Sin embargo, se utilizan en el presente torres de relleno que alcanzan hasta los 3 m de dimetro.


18

TORRES DE RELLENO CON TORRES DE RELLENO CON ANILLOS U OTROSANILLOS U OTROS

Extraccin Lquido Gas

Transferencia de masa

Equilibrio msico - entlpico


19

TIPOS DE TIPOS DE RELLENOSRELLENOS


20

33-- PROCESOS DE SEPARACIN POR DESHIDRATACIONPROCESOS DE SEPARACIN POR DESHIDRATACION

SEPARACIN DE LQUIDOSSEPARACIN DE LQUIDOS

EL GN al salir del pozo tiene entre sus componentes presencia deAgua y Pentanos+ que se encuentran en estado vapor y representan un serio problema cuando se condensan al intentar transportar el GN.

Dicha agua provoca la formacin de hidratos bajo condiciones de alta presin, baja temperatura turbulencia y presencia de algunos hidrocarburos pesados, y los HC mas pesados (C5+), se condensan a lo largo de los ductos.

Por esta razn es imprescindible la necesidad de deshidratar y eliminar los HC lquidos antes de inyectarlos a los gaseoductos.Dichos procesos de separacin de lquidos constan de dos operaciones bien definidas:


21

DESHIDRATACION:

Consiste en la eliminacin del agua sea en estado vapor o lquido. El contenido de agua del GN se expresa en unidades de masa por unidad de volumen a condiciones normales (C.N.) de Presin y Temperatura, vale decir: Lb-m / MM scf = Libra-mas / Milln pies cbico estndar. El vapor de agua es el elemento contaminante mas importante del GN.

El hecho de evitar la formacin de Hidratos es evitar que estos taponeen las tuberas, vlvulas o racorera, lo cual hace que el dimetro de la tubera no se reduzca y por ende no afecte la capacidad de flujo de transporte. Por otro lado ayuda tambin a evitar la corrosin interna de la tubera y equipos ya que el agua contiene H2S y/o CO2.


22

Hidratos de GasHidratos de Gas

Son cristales slidos de color blanco que se forman a ciertas condiciones de presin y temperatura cuya composicin qumica contiene: Agua, C1, C2 y C3. Se ha comprobado que los vapores deagua e HC se combinan para formar el hidrato a altas presiones y bajas temperaturas, pudindose formar an a temperaturas superiores a la de congelamiento del agua.

Como la presencia del agua en estado lquido da lugar a la formacin del Hidrato, dicha agua debe ser disminuido a valores que no alcancen el Punto de Roco, especialmente en gases que puedan solubilizarce en l como H2S y/o CO . La temperatura de formacin del Hidrato ser mayor a medida que aumente la densidad del gas.


23

Una vez formado el Hidrato debe disminuirse la presin sobre la mezcla para producir su disolucin, con el costo de prdida de gas que se ventea a la atmsfera (econmico y ecolgico).

A una presin dada, para que se forme un Hidrato se tiene que dar:

Temperatura de formacin del Hidrato

Presencia de agua lquida

Medios de agitacin de agua y gas

Para prevenir la formacin de un Hidrato se extraye el vapor de aguadel Gas Natural:

Calentando la corriente fra proveniente del pozo o reservorio

Inyeccin de depresores de Punto De Congelamiento:

Metanol, Etiln Glicol (EG), Dietiln Glicol (DEG).


24

PROCESOS DE DESHIDRATACINPROCESOS DE DESHIDRATACIN

Los mas utilizados son:

11-- AbsorcinAbsorcin

22-- AdsorcinAdsorcin

33-- Enfriamiento DirectoEnfriamiento Directo

33-- Compresin y EnfriamientoCompresin y Enfriamiento

Los mejores procesos son los de Absorcin y Adsorcin, complementndose generalmente con los otros dos procesos.


25

1- PROCESO DE ABSORCION:

DESHIDRATACIN CON GLICOL

Es un proceso de Absorcin que consiste en absorber el vapor de agua en contracorriente con una solucin de Glicol de alta concentracin, sea en columnas de platos o de empaques.

El Glicol rico en vapor de agua es enviado a una columna fraccionadora donde su concentracin aumenta a condiciones atmosfricas hasta 400F.

EL Glicol regenerado pasa luego a un agotador en contracorriente con un fluido de agotamiento stripping, donde el Glicol alcanza niveles de 99.98 %w, donde este Glicol altamente concentrado fluye a travs de un intercambiador hasta una bomba de recirculacin.

Los gases son deshidratados hasta Puntos de Roco bajos del orden de 100 F.


26

VARIABLES DE OPERACINVARIABLES DE OPERACIN:

Temperatura:Temperatura: En el tope se fija a la temperatura de ebullicin del agua a la presin de la columna y se controla con reflujo circulante de tope. En los fondos de la fraccionadora, la temperatura debe mantenerse a la temperatura de ebullicin de la solucin concentrada.

Presin: Presin: Las presiones de absorcin se usa desde niveles atmosfricos hasta de 3,000 psi o mayores.

Concentracin del Glicol:Concentracin del Glicol:La capacidad Higroscpica del Glicol est en funcin de la concentracin de la solucin AguaAgua--GlicolGlicol. Se requiere alta concentracin de Glicol para obtener la mxima reduccin del punto de roco.


27

Tk de Solucin Concentradara

GasHmedo

Glicol Ricoen vapor de agua

ABSORBEDOR

FRACCIONADORA

A

GOTADOR

Gas deStripping

Gas de Stripping y Vapor de Agua

Glicol Pobre en vapor de aguaDeshidratacin con

Glicol

Gas Seco


28

LINEAMIENTOS DE DISEOLINEAMIENTOS DE DISEODeshidratador con glicolDeshidratador con glicol

Bajo condiciones normales de operacin, el GN est saturado con agua. EL agua como vapor no es problema pero cuando se combina con las molculas de gas forma hidratos slidos tales como: CH4.7H2O, C2H6.8H2O y C3H8.18H2OCH4.7H2O, C2H6.8H2O y C3H8.18H2O, los que luego originan el problema. Bajo 200 psia los hidratos se forman a 32F, a altas presiones la temperatura se incrementa. Estos hidratos se depositan y se pegan sobre superficies slidas.

El agua tambin incrementa la corrosividad de GN, especialmente cuando cundo gases cidos estn presentes (H2S y CO2).

Durante el enfriamiento, el agua condensa en la tubera y puede acelerar la corrosin y erosin e incrementar las cadas de presin. Estas condiciones deben prevenirse secando el GN.


29

Varios mtodos pueden usarse para secar el GNVarios mtodos pueden usarse para secar el GN:

1- Lquidos desecantes (glicol)

2- Slidos desecantes (almina, slica gel, mallas moleculares)

3- Cloruro de calcio

Los glicol-etilenos tienen la frmula general:

GLICOLES:GLICOLES:HO (C2H4O)N HHO (C2H4O)N H

Los valores de N=1, 2, 3 y 4 corresponden a los Etiln Glicol (EG), Dietiln Glicol (DEG), Trietiln Glicol (TEG) y Tetraetiln Glicoles respectivamente. El TEG es aceptado como el mas econmico.

La mayor limitacin de los deshidratadores con TEG es el mnimo punto de roco del gas..


30

Valores bajo los 25 F son difciles de obtener ( no apto para procesos criognicos en los cuales se usan slidos desecantes). Por otro lado, el TEG es corrosivo si se contamina u oxida con aire.

PROCESOS CON TEG:PROCESOS CON TEG:

La deshidratacin involucraLa deshidratacin involucra: absorcin del agua desde el GN por glicol a alta presin y baja temperatura y reconcentracin de glicol a baja presin y alta temperatura.Entrada Al Separador:Entrada Al Separador:El separador de entrada estar cerca del absorbedor. El glicol seco provee eficiencia, una operacin libre de problemas, mientras que la suciedad o contaminantes causan los mayores problemas.Absorbedor:Absorbedor:Consiste en tres secciones: un limpiador en el fondo, una seccin de secado central con platos o empacada y un demister en el tope.


31

Tanque Flash:Tanque Flash:

Separa los gases de HC disueltos desde el glicol. Filtros:Filtros:La filtracin incluye la remocin de partculas slidas y purezas disueltas.Intercambiador de Calor GlicolIntercambiador de Calor Glicol--GlicolGlicol::Transfiere calor desde el glicol reconcentrado al glicol hmedo y fro y reducen el duty del reboiler.Columna de Reconcentracin:Columna de Reconcentracin:La reconcentracin del glicol ocurre en esta columna y el reboiler.ReboilerReboiler::Suministra calor por combustin (tipo horno), al proceso de reconcentrado del glicol.Tanque de Tanque de MakeupMakeup::Mantiene un completo contencin de drenaje de glicol desde los platos del absorbedor y provee capacidad durante el arranque de planta.


32

Bombas:Bombas:

Bombas reciprocantes son usadas. Ajustando la velocidad de la bomba se controla el flujo. Intercambiador de Calor GasIntercambiador de Calor Gas--GlicolGlicol:EL glicol dbil ser enfriado 10 F que el gas efluente del absorbedor.Instrumentacin:Instrumentacin:Existe una larga lista para monitorear un deshidratador de glicol.Depresin del Punto de Roco:Depresin del Punto de Roco:La capacidad de secado del TEG est limitado por el equilibrio lquido-vapor (VLE) entre el contenido de agua de agua del gas y el glicol como se observa en la Fig.8-6 . Condiciones de Operacin.Condiciones de Operacin.Son preferidos altas presiones y bajas temperaturas porque ello reduce el contenido de agua, tamao de equipos y costos de fabricacin..


33

Tk de Solucin Concentradara

GasHmedo

Glicol Ricoen vapor de agua

ABSORBEDOR

FRACCIONADORA

AGOTADOR

Gas deStripping

Gas de Stripping y Vapor de Agua

Glicol Pobre en vapor de aguaDeshidratacin con Deshidratacin con

GlicolGlicol

Gas Seco


34

DESHIDRATACION CON TEGDESHIDRATACION CON TEG


35

DIAMETRO ABSORBEDOR DE TEGTEMPERATURA REBOILER vs CONCENTRACION


36

STRIPPING CONCENTRACION DE TEGPUNTO DE ROCIO TEG - AGUA


37

DEPRESION PTO. DE ROCIO A 80F y 600 psia


38

2- PROCESOS DE ADSORCIN

Las operaciones de adsorcin de ciertos slidos tienen la capacidad de extraer determinadas sustancias preferenciales de una solucin, concentrndolas sobre su superficie.

La adsorcin se utiliza para deshumidificacar el aire y los gases, eliminar olores e impurezas de gases, para fraccionar mezclas degases de hidrocarburos (etano, propano, metano, etc).

Existen dos tipos de adsorcin: la fsica y la qumica.La adsorcin fsicaLa adsorcin fsica : es un fenmeno fcilmente reversible llamada adsorcin de Van der Waals, es el resultado de las fuerzas intermoleculares de atraccin entre las molculas de un slido y de la sustancia adsorbida. Este tipo de adsorcin no est confinada a los gases sino tambin a los lquidos. Industrialmente se usa este tipo porque se basan en su reversibilidad para recuperacin del adsorbente y volver a utilizarlo.


39

La adsorcin qumica:La adsorcin qumica: o adsorcin activada es el resultado de la interaccin qumica entre el slido y la sustancia adsorbida. Es grande el calor liberado. El proceso es irreversible irreversible debido a que la sustancia original sufre un cambio qumico.

Adsorbentes Slidos:Adsorbentes Slidos: Los principales adsorbentes de uso general en la industria del procesamiento del gas natural son: Slica gel, Tamices Moleculares y Membranas.

A)A)-- USO DE MEMBRANAS Y TAMICES MOLECULARESUSO DE MEMBRANAS Y TAMICES MOLECULARESTAMICES MOLECULARESTAMICES MOLECULARESSon los cristales sintticos de zeolita, aluminio silicatos metlicos, porosos. Las jaulas de las celdas cristalinas pueden atrapar la materia adsorbida, siendo el dimetro de los caminos de pasaje,controlado por la composicin del cristal, el que regula el tamao de las molculas que pueden penetrar o quedar excluidas.


40

Pueden as separar de acuerdo al tamao molecular , pero tambinpor acuerdo a la polaridad de las molculas y el grado de no saturacin. Son estables hasta 700 C y se regeneran por calentamiento entre 200 y 400C. Son extremadamente vidos de agua. Se utilizan en torres para procesos de secado de gases.

EL SECADO DE GAS NATURAL "AGRIO"EL SECADO DE GAS NATURAL "AGRIO"

Gases naturales que contienen H2S son "agrios" considerando que ausencia del H2S en los gases naturales libres son "dulces".

La habilidad de quitar la humedad y el azufre en un funcionamiento de un solo paso, hace que se usen mallas o cedazos moleculares para secar los gases naturales agrios muy singularmente.

La tecnologa del cedazo molecular comercialmente demostrada produce vapores de gas de producto que contienen menos de 0.1 ppmv de agua


41

El gas agrio.El gas agrio.

El secado de gas natural es un problema creciente para el mundo industrial. El gas dulce no es ningn problema. Pero muchos pozos en las reas como el producto de Arabia Saudita un gas est contaminado por:

Hidrocarburos Pesados (el propano y butano)

C02

H2S

Mercaptanos

Con el valor creciente de gas natural, la HPI (Industria del Procesamiento de Hidrocarburos) necesit cedazos moleculares anticidos que podran mantener las capacidades de la deshidratacin encima de los periodo largos expuestos a estos contaminantes.


42

Las propiedades del cedazo moleculares:Las propiedades del cedazo moleculares:

Los cedazos moleculares son los silicatos de alumino de metal alcalino cristalino con una red de interconexin tridimensional de slice y almina tetraedra.

La estructura resultante es un arreglo tipo panal de abeja de cavidades interconectadas por poros uniformes que van de aproximadamente 3 a 10 mstrong en dimetro que depende del tipo del cedazo molecular.

Los poros son formados por marchas manejadoras de agua de cristalizacin que est presente en el material hidratado sintetizado. Para ser adsorbido, las impurezas deben difundir a travs de stos las aperturas del poro al rea de la superficie interior de la cavidad.

Los cedazos moleculares se seleccionan para gases agrios, temperatura de gas de entrada alta y bajas salidas de punto de roco.


43

Tabla 1

Propiedad Unidad Slica-Gel Almina Malla

Area superficial m2/g 750 830 210

Volumen poro M3G 0.40 0.045 0.21 0.27

Dimetro poro Amstrong 21 23 26 *

Densidad granel Kg/m3 721 801881 689-721

Sr-Gr Aparente - 1.2 1.6 1.1

Calor Especfico KJ/Kg C 0.92 0.24 0.20

Forma partcula - Granular Granular PelletsCirculos

650 800

* Contienen cavidades 11.4 Amstrong en dimetro con aberturas circulares de 4.2 Amstrong de dimetro


44

El PROCESO SECANTEEl PROCESO SECANTE

Secar es un proceso de lote. Dos (o ms) recipientes operan con parte de los deshidratadores que remueven el agua en lnea mientras los otros son regenerados para usarlos despus del interruptor de las camas. Cuando el gas entra a una cama de desecante seco, todos los componentes adsorbibles estn adsorbidos en proporciones diferentes


45

Secador de Gas Secador de Gas

Con Tamiz MolecularCon Tamiz Molecular

Los adsorbentes internos consiste en distribuidores internos y externos y un soporte para la cama. Simples bafles tipo plato son instalados para distribuidores de netraday salida.

Debido a que las camas del adsorbedor opera a elevadas temperaturas ellos estn extremadamente aisladas.


46

PerformancePerformance del Secador:del Secador:

La cantidad de agua puede mantenerse y el grado de secado de el producto est gobernado por varias condiciones operativas:

a)Temperatura

b)Presin

c)Agua contenido en el gas

d)Agua contenido en el desecante

e)Velocidad del gas

f)Composicin del gas

Durante la operacin normal, dos de las tres camas estn en servicio de secado mientras que la tercera cama est regenerndose (la regeneracin da lugar cuando la cama se satura con agua).

Durante la regeneracin la cama saturada de agua es calentada a temperaturas de 200C por un perodo de 8 horas. Despus del perodo de regeneracin, la cama es enfriada bajo los 25C.


47

Formacin de COS en Deshidratadores Comerciales:Formacin de COS en Deshidratadores Comerciales:

El sulfuro de carbonilo (COS) puede ocurrir naturalmente en gas natural conteniendo concentraciones de gas cido (H2S + CO2). El COS es formado de procesos de conversin catalticas y trmicas en la industria del Petrleo y Gas Natural. Existe limitada informacin de estudios sobre fase-gas, slido-catalizador, reaccin reversible:

H2S + CO2 COS + H2O

Las elevadas temperaturas favorecen ambas reacciones en la formacin del COS. La mayora de desecantes, incrementa la formacin de COS por remocin de agua y por catlisis hetereognea. El COS es una fuente de corrosin (en las figuras del anexo s/n ) se muestran algunas efectos de condiciones de formacin del COS:


48

Composicin de Carga Condiciones de Operacin

Malla

Concentracin de H2S Temperatura Tipo Cristal

Concentracin de CO2 Presin Composicin

Concentracin de H2O Razn Flujo Ciego

Niveles de HC Tamao del Recipiente Manufacturada

Otros Contaminantes Servicio de Exposicin Materia Prima

Las propiedades fsicas del COS es tal que esencialmente todo elCOS recuperado desde el gas agrio est concentrada en la corriente de propano. En presencia de trazas de agua, el COS puede hidrolizar y formar H2S por reserva de la ecuacin anterior.

EL COS puede envenenar el catalizador de sntesis estando la carga con hidrgeno derivado del GN FIN


49

MEMBRANAS EFECTIVASMEMBRANAS EFECTIVAS

Basado en bajos costos operativos, costos comparables de capital , las membranas han demostrado una alternativa flexible de costo-efectivo respecto al tratamiento de aminas para algunas aplicaciones de gas de procesamiento.

Despus de comprar e instalar una membrana de remocin de CO2 de la planta, la flexibilidad del sistema de membranas ha sido continuamente demostrado como carga de gas de procesamiento.

Las membranas han procesado consistentemente gas natural para reunir o exceder todos las especificaciones de productos incluyendo contenido de CO2.

La remocin de agua menor que 1 lb/milln de pies3, es significativamente mejor que la mayora de los deshidratadores asociados con plantas de amina.


50

Aplicacin en procesosAplicacin en procesos: La especificacin de la planta estaba basada sobre 30 Millones

pies3/da de gas conteniendo 11% CO2 para entregar un producto de gas conteniendo menos de 2% de CO2 y 4 lb H2O/Milln pies3. En la tabla siguiente se puede observar el diseo base de gas tratado:

Condiciones de la carga de Gas Unidades Valores Presin Psig 925

Temperatura F 95 Composicin Molar

CO2 %V 11.0 Metano %V 86.4 Etano %V 2.0

Nitrgeno %V 0.6 Vapor de Agua Lb/ Milln pies3 < 4

Flujo de gas Milln pies3/ da 30 Volumen de Retorno Milln pies3/ da 5

Requerimientos de Venta Contenido de CO2 %V < 2

Contenido de Vapor de Agua Lb/ Milln pies3 < 4


51

DISEO Y PRINCIPIO DE SISTEMAS DE MEMBRANASDISEO Y PRINCIPIO DE SISTEMAS DE MEMBRANAS:

Las membranas de separacin de gas trabajan cobre el principio que algunos gases pasan mas rpidamente a travs y son mas solubles en membranas polymricas que otros gases.

Vapor de agua y CO2 son altamente permeables y pueden ser separadas desde molculas mas grandes y voluminosas en el GN.

Las fuerzas conductoras para la separacin de la membrana es un diferencial en la presin parcial entre los lados de la membrana de alta y baja presin..

La separacin con membranas es una funcin de presin de gas de carga, temperatura y composicin as como la presin de penetracin.


52

Un sistema de dos etapas provee a la operacin con muchas alternativas para optimizar la facilidad con respecto a las condiciones cambiantes del proceso.


53

3- PROCESOS DE DESHIDRATACIN

POR ENFRIAMIENTO DIRECTOPOR ENFRIAMIENTO DIRECTO

El efecto Joule-Thompson es la base de funcionamiento de los procesos de separacin a bajas temperaturaseparacin a bajas temperatura, aprovechando la elevada presin del gas a la salida del pozo, para provocar la expansin del gas, previamente separado de los lquidos, de manera de disminuir su temperatura hasta un valor inferior a la de formacin de hidratos logrndose su formacin controlada, su separacin y que el gas disminuya su contenido en agua hasta losvalores deseados.

El efecto secundario pero importante que se produce en este proceso es la condensacin adicional de HC lquidos por accin de la baja temperatura. Generalmente se utilizan los siguientes equipos:


54

Equipos Descripcin

Separador Primario Es un separador esfrico diseado para presiones de trabajo hasta 5000 psi.

Separador de baja temperatura (SBT)

Separador con seccin superior esfrica donde entra el gas fro despus de la expansin y una seccin inferior cilndrica vertical que posee en su interior un sistema de descarga variable para la separacin de condensado y agua. Diseado para una presin de operacin de 1,440 psi y posee en su interior un serpentn de circulacin de vapor.

Clasificador Separador esfrico diseado para presiones de operacin hasta 1,440 psi de tres fases y en cuyo interior tambin posee un serpentn a vapor.

Intercambiador de calor Gas-Gas

Realiza intercambio de calor entre el gas fro de salida del separador de baja temperatura y el gas proveniente del separador primario.


55

Separacin por Enfriamiento Directo

SEPARADORSeparador de

Baja Temperatura Clasificador

Vapor

Vapor

AguaHC Lquido + Agua

GAS SECO

1,440 psi5,000 psi

GasHmedo

GASDE POZO


56

DESCRIPCIN DE PROCESODESCRIPCIN DE PROCESO:

El fluido del pozo entra al separador primario a alta presin donde se produce la separacin de dos fases saliendo por la parte inferior el lquido y por la parte superior el gas hmedo.

Este gas, previo intercambio calrico sufre una expansin adiabtica a travs de la vlvula reguladora de presinvlvula reguladora de presin , bajando su temperatura a niveles inferiores al de la formacin de hidratos. De esta forma se logra que los hidratos precipiten al fondo del separador donde el agua contenida en la molcula del hidrato es separada.

Una vez obtenido el gas seco, este pasa por un sistema de medicin de caudal, regulndose su salida hacia el gasoducto controlando la presin del separador de baja temperatura mediante una vlvula, que debe estar acondicionada ala presin del gasoducto. (La temperatura del gas no debe ser menor nunca a la de formacin de hidratos antes de su expansin).


57

Variable del Proceso Descripcin

Temperatura del separador de baja

Se usa serpentn de vapor de agua para fusionar los hidratos (o el flujo del mismo pozo)

Temperatura del Inter.-cambiador de calor

Proveer una temperatura la mas cercana a la de formacin del hidrato, al gas que fluye al SBT

VentajasMayor recuperacin de lquidos que separadores convencionales por etapasDeshidrata gases hasta especificaciones requeridas si se dispone de suficiente cada de presin Operacin automtica simple y Requiere mnimo personal

DesventajasUtil para deshidratar GN en operaciones con cadas de presin > a 1,200 psigA menor cada de presin requiere el uso de mas equipos adicionalesRequiere control estrecho para prevenir formacin de hidratos antes del SBTMenor recuperacin de lquidos que los procesos que usan GlicolLa presin de operacin en el Separador generalmente es mayor que la de recuperacin ptima en la regin retrgrada.


58

4- PROCESOS DE DESHIDRATACIN

POR COMPRESIN Y ENFRIAMIENTOPOR COMPRESIN Y ENFRIAMIENTO

Este proceso realiza tanto la separacin se agua (deshidratacin) y la separacin de condensados C5+, provocando la condensacin de vapor de agua e HC pesados mediante aplicacin de sistemas de compresin y compresin y enfriamientoenfriamiento. A elevadas presiones se favorece la condensacin de agua.

Esta operacin requiere de un agente que inhiba la formacin de requiere de un agente que inhiba la formacin de hidratoshidratos al reducirse considerablemente la temperatura del gas. El agente mas apto es el Etileno Glicol: soluciones concentradas de 70% son muy higroscpicas y bajo punto de congelamiento .


59

SEPARADORBAJA

PRESION

Agua + HC Lquidos

GasHmedo

ENFRIADORDE AIRECOMPRESOR

SEPARADORALTA

PRESION

Agua + HC Lquidos

Glicol

RECUPERADOR DE GLICOL

SEPARADORALTA

PRESION

C3

A GASODUCTO

C3C4 C5+

- 40C

Separacin por Compresin y Enfriamiento


60

DESCRIPCIN DE PROCESO:DESCRIPCIN DE PROCESO:

El gas entra al separador de lquidos de baja presin para luego ingresar a un sistema de compresin y posteriormente ser enfriado con aire a temperatura ligeramente superior a la atmosfrica.

Este flujo enfriado, pasa a un separador de alta presin donde se retienen los condensados . El gas saliente por el tope de este separador es mezclado con una solucin de Glicol donde es enviado hacia un intercambiador de calor gas-gas y luego pasar a un sistema chiller.

En el chiller el gas se usa propano para enfriar el gas a temperaturas debajo del punto de roco. Luego, en un separador de alta presin se separan las fases resultantes.

Control de la OperacinControl de la Operacin:Mantener bajo contenido de etano (aprox. 3%) en el propano (afecta as condiciones mecnicas de los equipos y causan menor eficiencia del compresor).


61

PROCESOS DE FRACCIONAMIENTOPROCESOS DE FRACCIONAMIENTO

Este proceso es una operacin unitaria que consiste en realizar una separacin fsica de los condensados contenidos en el GN, basado en diferencias de puntos de ebullicin de los HC contenidos en l.

Dichas temperaturas de ebullicin son determinados mediante la prueba de destilacin en laboratorio en una aparato destilador llamado Temperaturas Verdaderas de Ebullicin (TBP),

Esto significa que mediante evaluaciones de muestras de planta de los destilados por medio de la destilacin ASTM, se realizan los ajustes de calidad de los chorros de produccin de la planta.

La alimentacin es enviada desde los tanques de almacenamiento a un recipiente regulador (R1), de donde se bombear hacia una torre separadora de butanos (C1) (debutanizadora) precalentndose esta corriente con los productos calientes de kerosene y fondos que provienen de C1.


62

Por el tope se obtiene una mezcla de gases propano y butano que se condensan en un intercambiador de aire E1, mientras que los fondos de la columna C1 pasa por un reboiler. Dichos fondos del C1 contienen pentanos y fracciones mas pesadas que precalientan la carga al C1 y luego enfran las corrientes de nafta y keroseneprovenientes de la fraccionadora F1.

La corriente de butano y propano condensado en el acumulador A1 se bombea a la depropanizadora C2, aprovechando el calor del butano proveniente de esta torre. El gas de tope del C2 es Propano Comercial que se condensa en un enfriador con aire para luego pasar a un acumulador y luego ser enviado a almacenamiento a 35Cmximo.

Los fondos de C2 se calientan en un reboiler para recuperar propano y el remanente butano es enfriado y enviado a almacenamiento como Butano Comercial . Esta corriente de butano controla el nivel del C2.


63

La fraccionadora F1 separa los componentes de la fraccin pentano e HC pesados provenientes del fondo de C1. Por el tope del F1 sale gasolina que se condensa y atrapa en un acumulador para luego ser enviados a su tanque de almacenamiento.

Los cortes laterales de la torre F1 son nafta pesada y kerosene, que son enviados a un despojador para luego ser enviados a sus tanques de almacenamiento.

La temperatura del fondo de F1 se regula por medio de un horno que precalienta parte del diesel producido por el fondo que retorna a dicha torre F1, donde el remanente de diesel es enviado a su tanque de almacenamiento.Variables de OperacinVariables de Operacin:Operar la torre F1 de fraccionamiento considera controlar las siguientes variables: presin, temperatura y flujos, que estn relacionados en el equilibrio msico-entlpico de manera que la modificacin de una de ellas afecta a las otras dos.


64

PPresinresin:

Los gases en el interior de la torre determinan la presin de la torre, el cual es controlado con la emanacin de gases que sale del separador de gases del tope. Esta variable debe mantenerse constante para evitar que el perfil trmico de la torre se mueva. El F1 cuenta adicionalmente una vlvula de seguridad para casos de presionamiento brusco del sistema.

Temperatura:Temperatura:El perfil trmico en la torres F1 se incrementa desde el fondo (zona de alimentacin) hasta el tope, donde en los platos de extraccin lateral de HC del fraccionador, la lnea de alimentacin y cortes de refluos circulantes, poseen temocuplas para medir las temperaturas de corte, de vaporizacin y enfriamiento respectivamente. Sistema de TopeSistema de Tope:Si la temperatura es alta, el rango de destilado ser mayor y seobtendr mas volumen destilado (rendimiento). Dicha temperatura se controla con el flujo de reflujo circulante de tope: aumento de reflujo de tope enfra el tope y viceversa.


65

Si la presin es baja, favorecer mayor salida de gases y de rendimientos.

Sistema de fondoSistema de fondo:

El fondo contempla su temperatura otorgado por la severidad de operacin del horno, a mayor temperatura mayor porcentaje de vaporizacin y menor contenido de fondos lquidos y viceversa.

Una alta temperatura vaporizar mayor volumen de gases los cuales presionarn la torre y el punto de ebullicin de un producto disminuye afectando a la calidad del producto.


66

DEBUTANIZADORA

ACUMULADOR

DEPROPANIZADORA

FRACCIONADORA

C3

C4

Gasolina

Nafta

Kero

Diesel


67

3 3 -- PROCESOS DE TRATAMIENTOPROCESOS DE TRATAMIENTO

Este tipo de procesos consiste en separar elementos como azufre y CO2 principalmente.

PRESENCIA DE AZUFRE DEL GNPRESENCIA DE AZUFRE DEL GN

El azufre est presente en el GN conformando compuestos sulfurados orgnicos e inorgnicos que tienen propiedades negativas como efectos corrosivos y toxicidad. Los principales compuestos sulfurados son:

Sulfuro de Hidrgeno H2S

Sulfuro de Carbonilo COS

Mercaptanos R-S-H

Sulfuros R-S-R

Disulfuros R-S-S-R

Tiofenos C4H4-S


68

GAS ACIDOGAS ACIDO: El GN que contiene H2S es llamado as.

Algunos GN pueden contener hasta 30% mol de H2S. Puede ser detectado por el olfato a niveles de 0.13 ppm por volumen, sin embargo a niveles mas all de 200 ppm el olfato se fatiga y no puede ser detectado por el olor. A niveles de 500 ppm origina problemas de respiracin y puede causar la muerte en pocos minutos y a niveles de 700 a 1,000 ppm la muerte ocurre de inmediato y sin aviso.

Generalmente concentraciones de 100 ppm en una corriente de procesos es motivo para tomar precauciones durante la operacin.Lo ideal es que los contratos de venta de GN contemplen niveles bajos del orden de 4 ppm.

Tanto el H2S como el CO2 estn generalmente presentes en el GN y disminuyen su poder calorfico y causan corrosin de tuberas y equipos.


69

GAS DULCE:GAS DULCE: El GN que N contiene H2S es llamado as.

El proceso para eliminar el H2S se llama Endulzamiento. Las caractersticas de este proceso es: Remocin mxima de H2S, Operacin de grandes volmenes de Gas y Operacin a elevada Presin. Un proceso puede considerarse regenerativo cuando el agente que remueve los gases cidos se recuperan.

Existen procesos por tratamientos qumicos y fsicos que rebaja el contenido de azufre o la corrosividad

PROCESOS DE DESULFURACIN QUMICAPROCESOS DE DESULFURACIN QUMICA:

Este proceso rebaja el contenido de azufre o la corrosividad sin reducir el contenido de azufre:

Lavado de Gases con disoluciones de Aminas (Proceso Girbotol).

Lavado de Gases Licuados con Soda Castica.

Endulzamiento de Gasolinas y Kerosene (Ejemplo: Proceso Merox).


70

LAVADO DE GASES CON DISOLUCIONES DE AMINASLAVADO DE GASES CON DISOLUCIONES DE AMINAS

PROCESO GIRBOTOL:PROCESO GIRBOTOL:

Es un proceso de Absorcin que consiste en absorber el contaminante H2S y CO2 para removerlo del GN y gases de Refinera. Los gases cidos reaccionan con ciertas soluciones deAminas acuosas y forman compuestos que pueden destruirse por calentamiento.

La solucin de Amina acuosa tiene una alta capacidad de Absorcin de gases cidos durante las reacciones qumicas mientras se ejerza una muy baja presin de vapor de equilibrio sobre los gases: (R= radical orgnico):

R-NH2 + H2S R-NH3.HS

R-NH2 + CO2 + H2O R-NH3.HCO3


71

La Absorcin del H2S ocurre a =


72

Si al solucin Amina se le agrega un Glicol, y se opera a baja temperatura, adems de desulfurizar, se deshidrata el GN.

La formacin de espuma puede ocurrir por materiales extraos como los condensados, productos degradados, slidos como el carbn o sulfuro de hierro, inhibidor de corrosin en exceso, grasa de vlvulas, etc.

Los slidos pueden ser separados por filtros. Los HC lquidos pueden ser separados en usualmente en un tanque flash ubicado en la corriente de amina rica entre el absorbedor y el regenerador.

Los productos degradados y las sales producidas por la reaccincon el CO2 son separados en un recuperador.


73

GasImpuro

Solucin Rica

ABSORBEDOR

REACTIVADOR

Gas Acido

Solucin Pobre

Vapor

Gas Tratado Proceso Proceso GirbotolGirbotol


74

El gas a tratar ingresa a un absorbedor donde el sulfuro de hidrgeno es removido del gas por una solucin acuosa de EEtaloaminataloamina: mono (MEA), di (DEA) o tri (TEA), la cual es enviada a un regenerador donde mediante calor el H2S es separado de la solucin rica y sale por el tope de la columna como un gas concentrado y se enva a quemar.

La solucin pobre, libre de gases cidos pasa por el fondo del regenerador previo pase por un intercambiador de calor, al absorbedor.

El esquema es tpico para operacin del GN a alta presin, El absorbedor y el quemador pueden ser torres empaquetadas o de platos de diseo convencional.


75

Condiciones de operacin:Condiciones de operacin:

La eleccin de la amina y la concentracin de la solucin depende de la composicin del gas a ser tratado, el % de H2S y CO2 en el gas y la pureza final deseada.

Problemas en Unidades de Aminas:

1.Fallas en Especificaciones:

Cambio en al Temperatura del gas de carga

Amina pobre inadecuada

Poco contacto en el absorbedor

Bajo flujo de amina al absorbedor

Disminucin dela presin

Excesivo flujo de gas

Dao mecnico


76

4.Corrosin:

Alta carga de cidos

Amina pobre, cida

Pobre calidad de agua de reposicin

Alta solubilidad al calor

Inadecuada metalurgia

Incorrecta eleccin de amina

2.Formacin de Espumas:

Inhibidores de corrosin

Aceites y slidos suspendidos

Agua de reposicin

HC mas cidos orgnicos dan jabones de aminas.

3.Prdidas de Aminas:

oArrastre

oSolubilidad

oVaporizacin

oDegradacin


77

LAVADO DE GASES LICUADOS CON SODA CAUSTICALAVADO DE GASES LICUADOS CON SODA CAUSTICA

Este proceso se usa para eliminar los compuestos azufrados que estn presentes en los productos ligeros y blancos, como:H2S, mercaptanos ligeros, CO2, tiofenoles, alquilofenoles,etc

La mayora de productos livianos del petrleo requieren primero unlavado castico y es a veces el nico tratamiento. A las gasolinas de destilacin y de craqueo normalmente se les lava con soda inmediatamente al salir dela unidad de destilacin o de conversin respectivamente. La remocin de H2S o mercaptanos es el mas frecuente.

La importancia de lavado castico radica en que baja el contenido de mercaptanos, reduce la concentracin de azufre total, mejora la susceptibilidad de octanaje y reduce el tamao de la unidad de endulzamiento.


78

Este tipo de sistema de lavados se pueden dividir en dos categoras:

1) No Regenerativo para la eliminacin del H2S

2) Regenerativos para la remocin de mercaptanos

1)1) No Regenerativo para la eliminacin del H2S:No Regenerativo para la eliminacin del H2S:

La eliminacin de azufre se basa en las siguientes reacciones:

H2S + 2 Na.OH Na2S + 2 H2O

Na2S + H2S 2 Na.SH

Estas reacciones se pueden considerar irreversibles bajo condiciones normales de operacin y es imposible recuperar la soda gastada. Para altas concentraciones de H2S el lavado con castica es de alto costo; en estos casos es posible reducir el contenido de H2S de gases con procesos como el Girbotol.


79

Si la solucin y el producto a tratar tienen el suficiente tiempo de contacto, la concentracin de H2S puede reducirse hasta 0.0001 %W que corresponde aproximadamente a una conversin de Na2S a NaSHdel 85%.

Los mercaptanos. tambin se combinan con la soda casticasegn,la siguiente reaccin:

RSH + NaOH RSNa + H20

Durante , el lavado castico tambin se realiza la neutralizacin de cidos inorgnicos y cidos orgnicas de bajo punto de ebullicin y la remocin incompleta de fenoles en gasolinas los que favorecen laformacin de gomas.

Soda Soda CasticaCastica..--

La soda custica o hidrxido de sodio NaOH se utiliza en la industria del petrleo y gas como neutralizante del cido Sulfhdrico. Se le usa casi siempre a bajas concentraciones entre 1-20 B.


80

Descripcin del Proceso:

HC

Lavado conSoda 5B

Nafta de Topede UDP

Gasolina aTanques de

Almacenamiento

Lavado conAgua

Filtro de Sal

NaOH

HC

H2O

Sal

HC

Lavado conSoda 5B

Nafta de Topede UDP

Gasolina aTanques de

Almacenamiento

Lavado conAgua

Filtro de Sal

NaOH

HC

H2O

Sal

Tratamiento Castico

El producto a tratar se une con una disolucin de soda con concentraciones entre 1 a 20 B e ingresan a una columna mezcladora donde se produce la reaccin de lavado.


81

El flujo, sale por la parte superior de la columna hacia un recipiente decantador separndose la soda gastada del producto. El productosale por el tope hacia una torre de lavado con agua donde se separa cualquier arrastre de soda castica, quedando finalmente el producto refinado.

Por el fondo del decantador sale la soda parcialmente gastada, circulndose para mezclarla nuevamente con el producto de carga,hasta que la soda se gaste totalmente (60% gastado). En este caso es necesario adicionar soda fresca el lnea o cambiarla totalmente.

Condiciones d e 0peracin:Condiciones d e 0peracin:La Concentracin de NaOH debe oscilar entre 5-15Be.La relacin de recirculacin de NaOH al producto a tratar : de 1 a 8.La presin y. temperatura de operacin no son importantes de controlar siempre que se evite la deshidratacin de la solucin de NaOH o la vaporizacin del producto.


82

2)2) Regenerativo para la eliminacin del Regenerativo para la eliminacin del MercaptanosMercaptanos:

Cuando el contenido de mercaptanos es del orden de 0.05%w, se aplican este tipo de procesos, de lo contrario con concentraciones mayores de mercaptanos se aplican procesos que contemplan reacciones qumicas o mtodos de conversin como Mrox, Ensulzamiento Doctor, etc.

En la actualidad existen mtodos estandarizados comerciales basados en aplicaciones de soluciones casticas o alcalinas en base a sodio (Na.OH: hidrxido de sodio) o Potasio (K.OH: hidrxido de potasio), ocurriendo reacciones qumicas con los compuestos azufrados orgnicos para generar mercaptidas:

RS.H + Na.OH ---> RS.NA + H2O RS.H + K.OH ---> RS.K + H2O


83

La aplicacin de vapor de agua se puede usar para separar el compuesto alcalino en dicha eliminacin de mercaptanos:

4 RS.Na + 2 H2O + O2 2 RSSR + 4 Na.OH

Las reacciones mencionadas establecen equilibrios caracterizadospor los respectivos Coeficientes de Extraccin y de Agotamiento que son relaciones de concentraciones del mercaptano RSH tanto en fase acuosa como vapor respecto a su presencia en fase hidrocarburo (HC) y fase acuosa respectivamente::

Coef. Extraccin= C(RSH)fase acuosa / C(RSH)fase hidrocarburo

Coef. Agotamiento = C(RSH)fase vapor / C(RSH)fase acuosa


84

Donde:Es mas difcil remover mercaptanos pesados (alto peso molecular)Es mas fcil remover mercaptanos de HCs parafnicosConcentraciones de 10 a 15%w responden a mximos coeficientes.Es mas fcil remover mercaptanos a mayores temperaturasLos productos HC que posean ptos. de ebullicin mayores a 200F

no se tratan con procesos casticos regenerativos, debido a que una carga de rango de ebullicin desde C5+ hasta dicha temperatura,responde solamente a un nivel de remocin de mercaptanos del orden de 50 a 75%.

DESCRIPCIN DEL PROCESO:DESCRIPCIN DEL PROCESO: En la columna de absorcin de mercaptanos se mantiene un nivel alto adecuado de solucin castica, la cual es introducida permanentemente por el tope de la columna manteniendo el controlde nivel por medio de una vlvula automtica.


85

La corriente de HC se trata en contracorriente en la columna lo que significa que entra por el fondo a travs de un sistema distribuidor hacia un lecho empacado, originndose una alta eficiencia de transferencia de masa equivalente a varias etapas de equilibrio.

La solucin rica en mercaptiles es enviada desde el fondo de la columna por medio de la presin del sistema a travs de un intercambiador de calor al tope de la columna de regeneracin encondiciones de su punto de ebullicin. Esta columna contiene unazona empacada de despojamiento. Los mercaptanos son despojados con vapor de agua inyectada por el fondo de la columna.

El fondo de la columna de regeneracin tienen una capacidad de diseo suficiente para que otorgue capacidad extra de soda. La solucin castica regenerada se bombea y enva a travs de un intercambiador y enfriador desde el fondo hacia el tope de la columna empacada de absorcin de mercaptano.


86

Condiciones d e 0peracin:Condiciones d e 0peracin:El flujo de recirculacin de soda castica vara entre 1/5 a 1/4 del flujo de HC, en realidad depender de la cantidad de mercaptanos de alto punto de ebullicin.

La concentracin de soda castica a utilizar depender tambin del contenido de mercaptanos en la corriente a tratar . Se estima una densidad entre 15 a 30B.

La temperatura de salida del precalentador se ajustar por debajo del punto de ebullicin de la solucin castica.

Durante la etapa de regeneracin, el uso de vapor de agotamientodeber ser mayor cuanto menor es el peso molecular de los mercaptanos a removerse. Los mercaptanos remanentes en el HC tratado depender de la eficiencia de agotamiento.


87

PPROCESOS DE ENDULZAMIENTOROCESOS DE ENDULZAMIENTO

TRATAMIENTO MEROX :La presencia de contaminantes en los reservorios de GN o petrleo, juegan un papel importante durante los procesos industriales ya que se manifiestan con toda la envergadura de sus efectos negativos. As por ejemplo, la presencia de azufre en los HCs lquidos provenientes de dicho GN o petrleo manifiestan problemas de corrosin, olor,caractersticas pobres de combustin y agente desactivador de catalizadores.

La presencia de H2S, mercaptanos y azufre libre y algunos compuestos de bajo punto de ebullicin son nefastos en los principales productos comerciales como la gasolina y el kerosene: afecta la susceptibilidad al octanaje en los Pools de mezclas de gasolinas y son corrosivos en los sistemas de almacenamiento (tanques) y en los motores de los vehculos (automviles y aviones comerciales).


88

El proceso MEROX es un proceso cataltico de tratamiento de HC que consiste en convertir los mercaptanos en productos menos indeseables como disulfuros, llamndose este proceso de Endulzamiento.

Los mercaptanos son sometidos en procesos de reaccin qumica en un Reactor bajo la influencia de un catalizador:

Na.OH + R-SH Na.SR + H2O4 Na.SR + O2 + 2 H2O 2 RSSR + 4 Na.OH

Los disulfuros son sustancias oleaginosas de baja solubilidad en la solucin de soda castica por lo que son fcilmente removidos en procesos de sedimentacin.

El catalizador usado son quelatos en base a Cobalto (Co) insolubles en el acite y puede ser usado disuelto en una solucin de soda castica (Lquido-Lquido) o sobre un sistema de lecho fijo.


89

La reaccin consiste en promover la oxidacin de mercaptanos a disulfuros en un medio alcalino usando aire como fuente de oxidacin. El proceso Merox utiliza Unidades de : Extraccin y de Endulzamiento

UNIDADES DE EXTRACCIN DE MERCAPTANOS:UNIDADES DE EXTRACCIN DE MERCAPTANOS:La carga. fresca alimenta la columna de extraccin (un la cual se extraen los mercaptanos) en flujo a contracorricente con una so1ucin castica, que contiene e1 Catalizador Mrox a travs de bandejas de diseo especia1.

E1 materia1 tratado sale por el tope de la columna hacia un sedimentador, en el cual se separa la solucin castica que haya sido arrastrada. La solucin rica enmercaptanos sale por el fondo de la columna y pasa a travs de un calentador de vapor, el cual se utiliza para mantener la temperatura, en caso de tenerse un clima fro.


90

A la corriente castica se le inyecta aire y pasa a travs del recipiente oxidador donde 1os mecaptanos se convierten a disulfuros.

La corriente pasa a un separador donde se elimina el aire remanente y los disulfuros son decantados y eliminados en una forma conveniente (por ejemplo puede ser carga a una unidad de hidrotratamiento).

En seguida la solucin castica retorna a la columna de extraccin. El catalizador Mrox de reposicin se agrega a 1a unidad desde un recipiente dosificador.

En la unidad de Extraccin, la reduccin del azufre total de la carga est directamente relacionada a1 contenido de Mercaptanosextractables (de 1 carga, ya que esta unidad no remueve los sulfuros orgnicos de la carga


91

TRATAMIENTO MEROX - UOP


92

UNIDADES DE ENDULZAMIENTO:UNIDADES DE ENDULZAMIENTO:Cuando se uti1iza la combinacin de unidades de extraccin de mercaptanos y de endulzamiento, la corriente de salida de la seccin de extraccin pasa directamente a la seccin de endu1zamiento, donde todos los mercaptanos no estractables se convierten en disulfuros.

El producto de esta unidades combinadas tienen un bajo contenidode azufre y de mercaptanos mejorando de esa forma la susceptibilidad al plomo (TEL), obtener su especificacin Doctor y en el caso de las gasolinas de craqueo, tener buena susceptibilidad a la inhibicin de la oxidacin.

En 1as unidades de Endulzamiento, 1os mercaptanos son convertidos a disulfuros y permanecen en el producto, por lo cual no hay reduccin en el contenido de azufre total del producto.


93

Proceso Proceso CasticoCastico de Endulzamientode Endulzamiento


94

Los procesos Merox usados para operacin de endulzamiento, pueden ser:

Endulzamiento Lquido Endulzamiento Lquido Lquido:Lquido:

En e1 cual el aire, la solucin castica y el catalizador son simultneamente contactados en un mezclador. Este puede ser de cualquier diseo que permita el contacto ntimo de ellos, de acuerdo al tipo de carga que se vaya a tratar.

La salida del mezclador va directamente a un separador, el cual la corriente de HCs va a un condensador para remover la solucin castica remanente.

La solucin castica del separador y la del condensador se juntan y regresan al mezclador. La actividad del catalizador se mantiene agregando peridicamente catalizador Merox fresco.


95

Endulzamiento Lquido Endulzamiento Lquido -- LquidoLquido


96

Endulzamiento en Lecho Fijo:Endulzamiento en Lecho Fijo:

Se usan normalmente para cargas de destilacin primaria con puntos finales de ebullicin mayores de 275 300F. Estas cargas tienen mercaptanos pesados asociados a sus altos puntos finales casticas y son mas dificultosos para endulzar. Para estas cargas, el diseolquido lquido (L-L) no es econmico por su alto tiempo de residencia y tiempo de contacto.

Estas unidades disponen de un reactor de lecho fijo, donde los mercaptanos son convertidos a disulfuros. En el lecho del reactor est el catalizador impregnado en carbn activado y humedecido con solucin castica.

El aire se inyecta a la carga antes de la entrada al reactor y en presencia del catalizador Mrox, los mercaptanos son oxidados a disulfuros.


97

Endulzamiento Lecho FijoEndulzamiento Lecho Fijo


98

La salida el reactor va a un sedimentador el cual tambin sirve como recipiente de solucin castica. Una bomba de recirculacin de solucin castica provee intermitentemente la circulacin de la solucin del sedimentador al lecho cataltico para humedecer el carbn.

El perodo de recirculacin de la solucin castica puede variar desde un da hasta mas de un mes, dependiendo de la calidad de la carga a tratar, actividad y edad del catalizador.

En general, las naftas provenientes de Unidades de FCC tienen uncontenido bajo de mercaptanos y estos tienen mayor facilidad de convertirse a disulfuros que los mercaptanos de productos vrgenes. Consecuentemente las gasolinas FC pueden endulzarce en unidades tipo L-L an con puntos finales de ebullicin altos como 450F.


99

Los procesos Merox ya se del tipo L-L o Lecho Fijo se pueden aplicar a todas las cargas desde gasolinas livianas , naftas, querosenes, turbos hasta cargas mas pesadas donde se requieran mejorar el olor, mejorar la accin de los aditivos de gasolinas y pasar la prueba Doctor.

Los Pre-tratamientos y post-tratamientos para sistemas de Extraccin y Endulzamiento Merox, dependen frecuentemente de la composicin de la carga, uso final y especificaciones del material tratado.

PrePre--Tratamiento:Tratamiento:Para la remocin de pequeos valores ppm e H2S del GLP y gasolinas livianas, estas pasan a travs de un lavado castico que asegura una remocin completa del H2S, el cual de estar presente en la carga producira un consumo excesivo de solucin castica que contiene el catalizador Merox.


100

EL H2S no es un veneno del catalizador, pero si compite con los mercaptanos por los centros activos del catalizador y el oxgeno de aire inyectado.

Las fracciones de petrleo de alto Pto. de ebullicin ( > 300F) contienen cidos naftnicos los cuales tienen propiedades indeseables e interfieren en las operaciones de cualquier proceso de tratamiento. En general, estos cidos deben ser removidos antes del tratamiento con un pre-lavado alcalino.

En el proceso de endulzamiento Merox Lecho-Fijo, el lecho de catalizador se mantiene hmedo con una solucin Na.OH, si los cidos naftnicos no han sido removidos se formarn naftenatos de sodio (los cuales siendo surfactantes cubrirn el catalizador y bloquearn los poros del soporte del carbn activado. Este problema requiere un lavado mas frecuente del lecho (con agua caliente) para mantener la actividad del catalizador necesario para obtener un valor negativo en la prueba Doctor el producto.


101

Por lo tanto, se recomienda usar un pre-tratamiento efectivo junto con el proceso de endulzamiento Mrox para tratar cargas que tienen un nmero cido mayor a 0.01 mgr de KOH/gr., este es un valor arbitrario y puede ser mayor o menor dependiendo de la calidad de la carga y otros factores.

El procedimiento normal es lavar la carga con una solucin castica, se usa solucin diluda para evitar la formacin de emulsiones debido a la propiedad de los cidos naftnicos a estabilizar emulsiones.

Sin embargo, puede formarse una bruma despus del lavado castico requirindose un coalescedor. Generalmente, un filtro simple de arena puede remover la bruma de naftenato de sodio sin problemas.


102

PostPost--Tratamiento:Tratamiento:Este vara con el uso final y especificaciones del producto. Normalmente consiste en un filtro de arena para coalescer alguna bruma de solucin castica presente o tambin un lavado simple con agua.

Para un kerosene que se va ha usar como turbo combustible se incluye como post-tratamiento el lavado con agua para eliminar trazas de solucin castica y surfactantes solubles en agua presente, un filtro de arcilla para retener cobre y surfactantes insolubles en agua.


103

PROCESOS DE SEPARACION DE CO2PROCESOS DE SEPARACION DE CO2

Son procesos con uso de mallas moleculares y/o membranas (ver Fig. siguiente). Existen muchas tecnologas estandarizadas / patentadas por firmas comerciales. En esta oportunidad consideraremos el proceso de UOP (Universal Oil Products): Sistemas de Membranas SEPAREX:

Aplicaciones:Aplicaciones:

Se emplea para remover contenido de vapor de agua y CO2 del GN o gases asociados para reunir especificaciones en las tuberas de plataformas martimas y terrestres de produccin de GN.

Productos:Productos:

Gas purificado en especificacin en tuberas, alta calidad de gas combustible para turbinas , reformador o generacin de energa elctrica o alta pureza de CO2 para reinyeccin.


104

Separacin de Separacin de DioxidoDioxido de carbono (COde carbono (CO22) ) Sistema de membranas Sistema de membranas SeparexSeparex


105

Descripcin:Descripcin:

Este sistemas de membranas Separex es simple, el sistema de secado requiere mnima parte movibles.La carga de gas mixto ricoen CO2 pasa sobre la membrana polimrica a alta presin, el cual la separa en dos corrientes.

CO2 y H2S y Vapor de H2O penetran a travs de la coleccin de membranas juntas sobre el lado de penetracin de baja presin. Metano, etano y otros HC y nitrgeno enriquecido en el gas residual de alta presin.

La recuperacin de HC puede ser tan alta como 99% para un diseo de dos etapas y 95% para una etapa sin compresin, dependiendo de la composicin de la carga , niveles de presin, configuracin del sistema y requerimientos del producto.


106

Los rates de carga varan desde 1 a 1,000 Millones de pies3 / da con niveles de CO2 entre 3% a 7% y presiones de carga desde 400a 1,400 psig.

El proceso est diseado para aplicaciones muy simples operacionales constituyndose una excelente oportunidad para localidades remotas: requiriendo mnimo equipo rotativo, no reemplazo de reactivos qumicos y mnimo mantenimiento. Las unidades prefabricadas son montadas y deslizables para minimizarcostos de instalacin y espacio.

El sistema ofrece dos membranas de configuracin modular, fibra cncava y espiral enrollado, para satisfacer la variedad de requerimiento de remocin del CO2.


107

PROCESOS DE SEPARACIN DE NITROGENOPROCESOS DE SEPARACIN DE NITROGENO

El nitrgeno es uno de los gases que con frecuencia est presente en el GN, hasta encontrarse en ciertos casos en cantidades apreciables que por costo de oportunidad brindan la posibilidad de su uso comercial.

Por otro lado, este gas inerte acta como agente diluyente hastael punto de quitarle al gas su valor comercial (se han visto casos de pozos o reservorios que han sido cerrados por tener alto contenido de nitrgeno).

El Gas Seco (GNS) posee una caracterstica importante comercial como combustible que es el Poder Calorfico, y la presencia del nitrgeno debe ser reducido al mnimo.


108

Este poder calorfico es el calor que liberado cuando una unidadde combustible es quemado en presencia de aire a ciertas condiciones especficas.

Existen varias tecnologas directivas comerciales de DENITROGENACION existentes en el mercado diseado / patentado como por la :

Ca. LINDE AG de Alemania Occidental, para tratar GN con 14% molar de contenido de nitrgeno y hasta 1% molar de contenido de CO2

Ca. Costain Oil, Gas & Process, LTD para tratar GN con 5 a 80% Molar de nitrgeno Separacion de Nitrgeno desde corrientes de Gas Natural con contenido de Metano.(Ver diagrama Adjunto)


109

Proceso Separacin de Nitrgeno de GN que contiene Metano

ENFRIADORES

COLUMNADESTILACION(alta Presin)

ENFRIADOR

REBOILER

COLUMNADESTILACION(Baja Presin)


110

PROCESO DE REMOCIN DE NITRGENO (Desecho)PROCESO DE REMOCIN DE NITRGENO (Desecho)

Aplicacin:Aplicacin:

Este proceso remueve el nitrgeno del GN para incrementar su poder calorfico y/o para reducir su volumen para la compresin.

Descripcin:Descripcin:

El GN primero fluye a travs de una seccin de pre-tratamiento para eliminar constituyentes que podran helarse en un proceso criognico o afectar la calidad de la produccin de gas.

Despus de enfriar (1) contra el producto de metano y nitrgeno de prdida, el alimento o carga se expande en la columna de destilacin baja (6) (alta presin) del par existente.

El vapor que sube a travs de la columna es rectificada para rendimientos casi puro de nitrgeno.


111

Este condensa contra el metano ebullente de baja presin en un condensador / hervidor (5) localizado en el sumidero superiror de la columna (4) (baja presin).

Una pequea corriente de purga conteniendo helio puede ser retirado desde el lado de alta presin del condensador / hervidor para el enriquecimiento extenso, si est presente en el gas. Helio crudo puede ser purificado y licuado si as se requiere.

Una corriente de nitrgeno lquido es tomado del tope de la columna baja, y subenfriada (3) por nitrgeno de baja presin. Parte del nitrgeno lquido es expandido en el tope de la alta columna para proveer reflujo.

EL lquido rico en metano desde la base de la columna baja es sacado, subenfriado (2) y expandido dentro de la columna alta


112

Sobre el punto de alimentacin , la rectificacin de vapor produce una corriente de nitrgeno desechado, conteniendo tpicamente menor que 0.5% de metano.

Debajo de el, el lquido es despojado para rendimiento de metanode calidad deseada. El metano lquido es jalado y bombeado a la presin del producto por la bomba de hidrocarburo (7). El nitrgeno desechado y metano son calentados contra la carga de gas natural antes de terminar el sistema.

Una alternativa de diagrama de proceso es usando una columna simple de calor bombeado o una columna de pre-fraccionamiento aguas arriba de una o dos columnas puede ser ptimo dependiendodel contenido de nitrgeno en el GN, carga del gas, presin del gas producto y razn de flujo de alimentacin.


113

Condiciones de operacin:Condiciones de operacin:

El proceso de doble columna es suficientemente flexible para manejar GN con concentraciones de nitrgeno que varan entre 5 a80% molar. Alimentacin de gas sobre 27 bar puede ser procesado sin compresin alguna.

Para carga de gas conteniendo HC pesados o un contenido bajo de nitrgeno, un proceso de tres columnas est disponible.

La tercera columna tambin mejora la tolerancia al CO2 el cual puede simplificar los requerimientos de pre-tratamiento del gas.

Las condiciones de operacin tpicas son:


114

FRACCIONFRACCION GN SecoGN Seco Media PresinMedia Presin Baja PresinBaja Presin

36.6 14.2

1.1

2.0%

98.0%

C2H6 2.90% 4.60% - -

C3H8 0.40% 0.63% - -

C4+ 0.20% 0.48% - -

CO2 0.90% 1.43% - -

He 0.05% - - -

25

2.16%

CH4 81.15% 90.70% 0.32%

58.2

42

14.3%

NitrgenoNitrgeno

Flujo, MSCFD 7.3

1.1

N2 99.68%

Presin, atm

Composicin, %


115

4 4 -- PROCESOS DE RECUPERACIONPROCESOS DE RECUPERACION::Estos procesos son utilizados para recuperar fracciones lquidas de hidrocarburos del GN o tambin productos de HC (azufre, hidrgeno) con valor comercial.

Luego que el GN ha sido tratado para eliminar contaminantes, es enviado a una planta de recuperacin, para recuperar las fracciones de alto valor comercial. El GN remanente se usa como combustibleen la planta y alimentacin en plantas petroqumicas. Los excedentes se usan para re-inyeccin en los yacimientos para la recuperacin de lquidos de los reservorios.

ALTERNATIVAS:ALTERNATIVAS: Refrigeracin Externa Turbo-expansin Criognico-Joule Thomson.


116

PROCESOS DE REFRIGERACION EXTERNAPROCESOS DE REFRIGERACION EXTERNA

La misma produccin de propano de alta pureza obtenida en la planta es usada como refrigerante a niveles trmicos mnimos delorden de los 35C. Con una presin de operacin de 1,000 psig. (proyecto gas de Camisea)

EL procedimiento comprende los siguientes pasos o etapas:

.

1)1) Separacin A Baja Temperatura:Separacin A Baja Temperatura: El objetivo es obtener la separacin primaria de gases y lquidos. En un separador trifsico se elimina el agua libre tratando el GN

y condensados a 1,000 psig y 44C, provenientes del sistema de recoleccin.

1. Separacin a baja temperatura2. Estabilizacin3. Refrigeracin4. Recompresin.


117

Refrigeracin Externa (Baja Temperatura)Refrigeracin Externa (Baja Temperatura)

C3 Puro1,000 psig44 C

Gas +Condensados

645 psig

DEETANIZADOR

Sistema de Estabilizacin

Separador trifssico

Separador de Baja Temp.

Separador

Gas al Sistema de Compresin

Gas Combustible

370 psig

C3 + Condensados a Poliducto

Tamices Moleculares

Tamices Moleculares

Sistema De Separacin a Baja

Temperatura


118

Se usan tamices moleculares para deshidratar por separado las fases de Gas y Condensado, con el fin de acondicionarlas para suenfriamiento, para luego mezclarse las dos corrientes. El enfriamiento se logra con corrientes fros del proceso en intercambiadores de calor hasta niveles de 35C usando propano casi puro.

Los HC fros ingresan a un separador de baja temperatura y el flujo de gas intercambia calor y va al sistema de compresinmientras que el flujo de HC se expande hasta niveles de 640 psiaingresando a un separador donde los gases van al sistema de gas combustible y la fase lquida calentada en un intercambiador es enviada al sistema de estabilizacin.

2)2) Estabilizacin:Estabilizacin: La columna de estabilizacin de-etaniza los condensados operando

a 370 psig y utilizando propano como refrigerante en el sistema de condensacin.


119

Los gases del tope de la columna son enviados al sistema de gases combustibles. Los productos de fondo C3+ con una concentracin mnima de 0.5% molar de etano es enfriado a temperatura ambiente y bombeado al poliducto.

3)3) RecompresinRecompresin:: El objetivo de esta etapa es la de otorgar la presin suficiente que

el gas requiere para transportarlo por el gasoducto y/o su reinyeccin a los pozos o reservorios.

El gas procedente del sistema de separacin a baja temperatura se comprime hasta la presin de transporte de 100 bar en un compresor y luego enfriado con aire hasta 40C en un enfriador, donde una parte ir en especificacin por el gasoducto comprimindose el excedente hasta 350 bar en otro compresor para luego tambin ser enfriado en un enfriador con aire hasta 40C y enviarlo as al sistema de reinyeccin.


120

Refrigeracin Externa (Refrigeracin Externa (RecompresinRecompresin))

100 bar

Aire

40 C

Aire

350 bar

Gas Seco a Gas Seco a GasoductoGasoducto

GAS SECO DE PLANTA

(Alta Presin)

D

LquidoLquido

Gas a Gas a ReinyeccinReinyeccin

Lquido

40 C

D


121

(Nota: antes del compresor debe existir un separador y despus del compresor un enfriador, para evitar la expansin brusca lo que puede ocasionar daos al sistema).

4)4) Refrigeracin:Refrigeracin: El objetivo de esta etapa es la de alcanzar las temperaturas

mnimas requeridas para la separacin de condensados.

Consiste en un circuito cerrado en el cual se usa propano licuado proveniente de un condensador, el cual se expande isoentlpicamente hasta 4.8 bar de presin ingresando a un economizador.

La fase gaseosa va a la succin de la segunda etapa de compresin del refrigerante y el propano es nuevamente expandido hasta 1.04 bar ingresando a un chiller con una temperatura de 41.4C, donde el propano se evapora y es succionado por la 1 etapa de compresin alcanzando 4.8 bar.


122

Fig. Fig. Refrigeracin Externa (Refrigeracin)Refrigeracin Externa (Refrigeracin)

17 barReposicin (make up)

CHILLER

18 bar, 79C

40 C

4.8 bar

C3 lquido

C3 gas C3 gas


123

Luego es comprimido en una segunda etapa de compresin para alcanzar una presin de 18 bar y 79C, para ingresar a un condensador donde es licuado totalmente y sub-enfriado hasta 40C usando aire como refrigerante.

Fig. Fig. Refrigeracin Externa (Refrigeracin)Refrigeracin Externa (Refrigeracin)

Para cargar el sistema y compensar las mermas, se utiliza propano al 99% molar como mnimo, el cual se obtiene de una fraccin de los fondos de la de-etanizadora, de-propanizndola en una columna a 17 bar de presin de operacin y 20 m3/da de propano lquido, operando solo como regulador para mantener el nivel adecuado en el sistema refrigerante.


124

TURBTURBINAS DE INAS DE EXPANSIONEXPANSION ::

Convierte la Energa de una corriente de gas o vapor en Trabajo Mecnico

El proceso de expansin o dilatacin ocurre rpidamente y el calor trasmitido al gas o desde ste, es casi siempre muy pequeo

De acuerdo a la 1 Ley de la Termodinmica, la Energa Interna del gas disminuye conforme se realiza un Trabajo, y la temperatura resultante del gas puede ser muy baja; confirindole al Expansorcapacidad para actuar como Refrigerante, al mismo que desempea una funcin de trabajo.

Los Turboexpansores se utilizan con mucha frecuencia en el campo de la criogenia, para producir la refrigeracin necesaria para separar y licuar gases.


125

CLASES:CLASES:

Se clasifican en dos categoras: de flujo Axial y de flujo Radial.

Flujo Axial: la corriente de gas es paralelo al eje y no se emplean para producir bajas temperaturas, sino para recuperacin de potencia.

Flujo Radial: la corriente de gas se efects en ngulo de recto en relacin con el eje de la turbina (todas las mquinas comerciales con sentido de flujo hacia adentro), y se desarrollaron esencialmente para producciones de bajas temperaturas.

TERMODINAMICA DE PROCESOS DE EXPANSION:TERMODINAMICA DE PROCESOS DE EXPANSION:

Es necesario suponer la Reversibilidad del proceso de gases parapoder ilustrarlo en un diagrama termodinmico.


126

1-2 : Expansin Isoentrpica, S=0, Q=0 (Mquinas Reversibles) 1-2: Expansin Isobrica, S=0, Q=0 (Mquinas Irreversibles) 1-3 : Expansin con Condensacin Parcial

H1 = Entalpa a la EntradaH2 = Entalpa a la SalidaH2 = Entalpa Final Real

Eficiencia = (H2 H1) / (H2 H1)

1

2


127

PROCESO TURBO PROCESO TURBO EXPANSIONEXPANSION

Este proceso consiste en recuperar HC lquidos de las corrientesde gas utilizando Turbo Expansores (TEX) como vehculo de refrigeracin y comprende de los siguientes sistemas:

1. Sistema de separacin de baja temperatura2. Sistema de estabilizacin3. Sistema de recompresin4. Sistema de refrigeracin

1.1. Sistemas de Separacin a Baja Temperatura:Sistemas de Separacin a Baja Temperatura: El gas entra a un separador donde es enfriado en un tren de

intercambiadores antes de ingresar a otro separador de alta presin (los lquidos calientas de este quipo van al tren de intercambio mencionado), para luego ir a una De-Etanizadora.


128

La fase gaseosa del separador de alta presin A, va a los Turboexpansores en paralelo TEXP A/B donde disminuye su presin a 28 bar y 78C ingresando al separador de baja presin B. La fase lquida intercambia calor en el IQ-3 para luego ingresar a la deetanizadora. La fase gaseosa del separador de baja presin B enfra el tope de la de-etanizadora.

El condensado proveniente del separador 1, es expandido hasta 48 bar en el separador de fuel gas, donde la fase lquida ingresa a la deetanizadora previo precalentamiento en el IQ-6 con los fondos de la misma columna.

2.2. Sistemas de Estabilizacin:Sistemas de Estabilizacin: Este sistema tiene como objeto deetanizar los condensados

provenientes del sistema de separacin a baja temperatura.


129

Fig.Turbo Expander (Separacin a baja temperatura)

Gas a Tratar

DEETANIZADORA

Separador 1

SeparadorFuel Gas

Separador de Baja

Presin B

Separador de Alta Presin

A

Gas a Decompresin

28 bar, 78C

Gas Combustible

45 bar

Condensado C3 + al Sistema de

Estabilizacin

IQ-1

IQ-2

IQ-3

IQ-5

IQ-4

IQ-6

T-EXP A/B


130

La columna deeatizadora opera a 26 bar y utiliza propano como refrigerante en el sistema de tope. Adicionalmente los gases de tope son enfriados en el IQ-5 por el gas de los turboexpansoresTEXP A/B, los gases no condensados se separan en el acumulador de tope y se mezcla con el gas proveniente de la turboexpansin para luego incrementar su temperatura en el IQ-1 y quedar listo para su compresin.

3.3. Sistemas de Sistemas de RecompresinRecompresin:: Este sistema comprime las corrientes de gas seco del TEXP A/B

y del tope de la deetanizadora en el K-1 hasta 32.4 bar, para luego ser enfriado hasta 40C en el enfriador de aire IQ-7 pasando al compresor K-2 donde se comprime hasta la presin de transporte de 100 a 150 bar.

Luego se enfra en el E-1 con aire. El excedente no requerido por el mercado ser comprimido para su reinyeccin por los compresores K-3 y enfriado en los Aeros E-2 hasta 40C.


131

4.4. Sistemas de Refrigeracin:Sistemas de Refrigeracin: Se utiliza propano para refrigerar los gases del tope de la

deetanizadora. La descripcin del sistema es similar a la de refrigeracin externa.

Los Turbo-Expansores (TEXP) son equipos rotativos que trabajan a velocidades entre 10,000 a 50,000 rpm y eliminan energa del gas debido a la expansin., aumentando su enfriamiento y alcanzando temperaturas menores que las obtenidas por simple expansin adiabtica.

Ver Fig. Turbo Expander (Separacin por Recompresin)

Los condensados en los TEXP van al sistema de fraccionamiento donde se obtiene el producto deseado por los fondos. Generalmente se recupera 90% de etano de la carga y el 100% de propano y mas pesados (C3+). La carga e gas previamente es deshidratada.


132

Turbo Expander (Separacin Recompresin)

Gas a Reinyeccin

Separador

32.4 bar

IQ-7

Gas Seco aGasoducto

E-1K-1 K-2

100150 bar

Separador

E-2

Aire40C

Aire40C

350 bar

Gas Seco


133

Los lquidos condensados son separados y enviados a la fraccionadora (los gases pasan a travs del TEXP antes de entrar a la fraccionadora).

La composicin final del producto se obtiene modificando la presin de salida del TEXP o variando las condiciones de operacin o temperatura del tope de la fraccionadora.

Las plantas de recuperacin son de 30 a 1,500 millones de pies3.(El proyecto Camisea considera una capacidad total de recuperacin de 900 millones pies3 en 3 plantas.

Se considera que la alternativa de planta de recueracin externa es mas ventajosa que la de TEXP por:

- Menor produccin de GLP (20%V menos)- Menor inversin requerida (50 MM US$ menos)


134

PROCESOS CRIOGNICOS (JOULEPROCESOS CRIOGNICOS (JOULE--THOMPSON):THOMPSON):

Los procesos criognicos se utilizan para recuperar a baja temperatura (inferiores a 73C), algunos productos no obtenibles por otros mtodos.

Adicionalmente una planta diseada para recuperacin ptima de etano, recuperar mas del 95% de propano.

Los procesos criognicos comprenden dos etapas principales:- Licuacin - Destilacin o Rectificacin del lquido.

RECUPERACIN DEL HELIO:RECUPERACIN DEL HELIO:

Las condiciones crticas del helio son 267.9 C y 2.26 amtsferas y est presente en el GN entre 2 a 5%.


135

El Helio es el componente mas ligero del GN por lo que a suficiente reduccin de temperatura de los gases de alta presin (- 150 a 300F), todos los componentes del gas, excepto el helio son licuados. (El GN es la nica fuente comercial del helio).

Todo GN que contiene helio, contiene nitrgeno, pero lo contrario no ocurre necesariamente.

Una posible explicacin es la descomposicin de la materia protenica que ha producido independientemente el nitrgeno al mismo tiempo que el gas y petrleo han sido producidos.

Los procesadores van a las mas bajas temperaturas y mas altas presiones para licuar el N2 y recuperar gas helio. A menudo el helio es licuado a temperaturas

Documents

PROCESOS DEL GAS NATURAL PROCESOS DE …biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/curzoz/modulo_2_ing_y... · turbulencia, esta es la razón porque se rellena la torre de elementos