tecnicas para deshidratar el gasnatural
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TECNICAS PARA DESHIDRATAR EL GASNATURAL
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La deshidratación del gas natural puede hacersecon los siguientes procesos:
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1.-
Absorción
, usando un liquido higroscopicocomo el glicol
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2.-Adsorción,
utilizando un sólido que absorbe elagua específicamente, como el tamiz molecular, gelde sílice y aluminatos
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3.-Inyección,
bombeando un liquido reductor delpunto de rocío, como el metanol
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4.-Expansión,
reduciendo la presión del gas conválvulas de expansión y luego separando la faseliquida que se forma.
DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL
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La deshidratación
del gas natural es el proceso dequitar el vapor de agua contenido en la corriente degas para bajar la temperatura a la cual secondensa. Esta temperatura es el punto de roció ypor ello el proceso de deshidratación se llamatambién acondicionamiento del punto de roció.
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Este proceso debe ejecutarse por las siguientesrazones:a) El gas se combina con agua libre, o liquida paraformar hidratos sólidos, que pueden taponar lasválvulas conexiones o tuberías.
DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL
b) El agua puede condensarse en las tuberíasocasionando bolsones de liquido, causandoerosiones y corrosión.c) El agua presente en el gas natural puedecombinarse con el CO2 y el H2S que pudieran estarpresentes, tornando corrosivo al gas.d) El vapor de agua aumenta el volumen de gas a sertransportadoe) El vapor de agua disminuye el poder calorífico delgas.f) Las operaciones de las plantas criogénicas oabsorción refrigerada pueden verse entorpecidaspor los congelamientos.g) Los contratos de venta de gas y las especificacionesde transporte por los gasoductos fijan un contenidode agua máximo, generalmente 7 libras de aguapor millón de pies cúbicos de gas.
HIDRATOS
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Los hidratos son compuestos sólidos que se formancomo cristales, tomando apariencia de nieve, seforman por una reacción entre el gas natural y elagua, su composición es aproximadamente un 10% de hidrocarburos livianos ( butano, propano,etano y metano) y /o gases ácidos (CO2 y H2S) yun 90 % de agua, su gravedad específica es de 0.98 y flotan en el agua pero se hunden en loshidrocarburos líquidos .
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Las condiciones para que se formen los hidratosson: Baja temperatura ( temperaturas menores quede la formación de hidratos a la correspondientepresión de operación) , alta presión, gas con agualibre o cerca del punto de rocío
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HIDRATOS
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Factores que afectan a la formación
Composición del gas, altas velocidades, pulsación depresión, pequeños cristales, existencia de lugaresapropiados, presencia de termo pozos o escamas enla tubería
Acciones para evitar su formación
Modificar condiciones de presión. Llevar el puntode roció de agua por debajo de la temperatura deoperación. Introducir sustancias que bajan latemperatura de formación de hidratos. Elevar latemperatura del gas.
PUNTO DE ROCIO
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Definición.- Es la temperatura a la cual condensa laprimera gota de liquido cuando a una mezclaconstituida por vapor y un gas se la enfría a presiónconstante.
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El punto de roció en el campo se lo determina através del método de Bureau of Mines que consisteen la medición directa mediante un instrumentoque esta constituido por: una cámara de presiónpara contener el gas con su correspondiente válvulapara controlar el pasaje del mismo, un visor devidrio que permite mirar el interior de la cámara yun espejo sobre el cual se produce la condensacióndel vapor contenido en el gas, cuando el mismo se loenfría mediante la expansión del gas propano enuna cámara adyacente.
PROCESO DE ABSORCION
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La absorción es la disolución de una parte de lafase gaseosa en una fase liquida llamadaabsorbente. En el caso de la deshidratación porabsorción el absorbente debe reunir lascondiciones de una alta afinidad para el agua, unbajo costo, estabilidad y durante la regeneraciónbaja solubilidad con los hidrocarburos.
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La deshidratación por glicol es un proceso deabsorción donde el vapor de agua se disuelve enuna corriente de glicol liquido. Seguidamente estevapor de agua es extraído del glicol medianteaplicación de calor, al hervir el agua se desprendedel glicol, el cual se regenera o reconcentratornándose apto para volver a ingresar al proceso.
ELECCION DEL GLICOL PARA SUUTILIZACION
Los factores que influyen en la selección del glicolson: Costos, viscosidad por debajo de 100-150 cp.,reducción del punto de roció, solubilidad del glicolen la fase de hidrocarburos, puntos decongelamiento de la solución agua-glicol, presiónde vapor, temperaturas de las fases liquida ygaseosa en el separador de baja temperatura yrelación gas/hidrocarburos líquidos.El glicol es un alcohol dihidrico (dos grupos dehidroxilos) ávido de agua. Hay cuatro tipos deglicoles que pueden usarse con éxito en distintasoperaciones.
TIPOS DE GLICOL
Etilen glicol (EG).-
se usa como inhibidor de
hidratos inyectando en las líneas, y pueden
ser recuperado del gas por medio deseparación a temperaturas por debajo de
50°F, no es apropiado para torres a causa
de su equilibrio de vapor muy alto, quetiende a perder la fase de gas en la torre decontacto. Tiene la mas baja solubilidad enlos condensados, pero la mas alta perdidapor vaporización.
TIPOS DE GLICOL
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Dietilen glicol (DEG).-
Su presión de vapor altalleva a perdidas grandes en el contactor. Su temp.de descomposición es baja (328°F), lo cual requierebajas temperaturas en el reconcentrador (315 a340°F), por lo cual no se puede purificar losuficiente para la mayoría de las aplicaciones. Se lousa para ser inyectado en las líneas y actuar comoinhibidor de formación de hidratos. Este es unproceso de corriente paralela, no tan eficiente comolos procesos a contracorriente realizadas en lastorres de absorción.
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Trietilen glicol (TEG).-
Es el mas común, se loreconcentra a temperaturas entre 340 y 400°F paralograr una alta pureza. En el absorbedor no debetrabajarse por encima de 120 °F por que tiende atener altas perdidas de vapor hacia la corriente degas. Tiene la menor perdida por vaporización perola mayor solubilidad en los condensados
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ELECCION DEL GLICOL PARA SUUTILIZACION
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Tetraetilen glicol (TREG).-
Es mas caro que el TEG pero tiene menos perdidas a altastemperaturas de contacto. Reconcentra entre 400a 430 °F.
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El glicol mas usado en las plantas de tratamientoes el TEG por las siguientes razones:
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Permite su regeneración a presión atmosférica,hasta concentraciones de 98 a 99.95 % de pureza,debido a su alto punto de ebullición y detemperatura de descomposición (teórica inicial de404°F) esto permite depresiones mayores del puntode roció del gas natural en el rango de 80 a 150 °F
ELECCION DEL GLICOL PARA SUUTILIZACION
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Las perdidas por vaporización son menores que elEG o el DEG
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El TEG no es demasiado viscoso por encima de70°F
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El capital invertido y los costos de operación sonmenores.
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Las presiones de proceso pueden variar desde 75 a2500 psig
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Las temperaturas del proceso pueden utilizarsedesde 55 a 160 °F
VENTAJAS DE LOS GLICOLES
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Ventajas con respecto a los desecantes sólidos:a) Costos de instalación menores; una planta deglicol para procesar 10 MMscfd cuesta 50%menos que una de desecante sólidos, una plantapara procesar 50 MMscfd cuesta 33% menos sitrabaja con glicol.b) Menores caídas de presión (5 a 10 psi, en ves de 10-50 psi para desecantes sólidos)c)Es un proceso continuod)La preparación del glicol (y su regeneración) seconsigue rápidamente. El recargado de las torresdesecantes sólidos es una operación demoradaque a veces requiere la interrupción de lasoperaciones.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOSGLICOLES
e) Las unidades de glicol requieren menos calor deregeneración por libra de agua removida, bajandode ese modo los costos operativos.f) Las unidades de glicol pueden deshidratar al gasnatural hasta 0.5 lb de agua/MMscfdg) Las unidades de TEG son mas simples para operar y mantener. Pueden ser fácilmente automatizadaspara operaciones no atendidas en lugaresremotos.
DESVENTAJAS
a)Los puntos de roció al agua por debajo de -25°Frequieren gas de despojamiento y una columna deplatos.b)El glicol es susceptible a la contaminaciónc)El glicol es corrosivo cuando esta contaminado odescompuesto.
DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA PLANTADESHIDRATODRA CON TEGDepurador de entrada .-
es el encargado de separarlos contaminantes que llegan con la corriente degas, tales como los hidrocarburos líquidos, agualibre, partículas sólidas y los compuestos químicosque han sido agregados previamente al gas natural,los cuales suelen causar efectos nocivos.
Absorbedor o contactor.-
La función del absorbedores poner en contacto el gas húmedo con el glicol,para que el glicol pueda remover el vapor de aguadel gas húmedo. Existen contactores que usanbandejas (tipo burbuja o campanas) o empaquesregulares en su parte interna para efectuar elcontacto directo del gas y el glicol. En cualquierade los dos casos el contacto es en flujo inverso.
DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA PLANTADESHIDRATODRA CON TEG
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Tanque de flasheo o separador de gas -condensado
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glicol.-
Sirve para recuperar el gas que esta disuelto enla solucion de glicol en el contactor, tambien comocualquier hidrocarburo liquido que sea transportadofuera del contactor por la solucion de glicol.El gas salepor la parte superior del recipiente y es venteado opuede ser usado para suplir el gascombustiblerequerido para el reherbidor.
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Filtros.-
En los sistemas de deshidratación del gasnormalmente se usan dos tipos de filtros:
filtros desólidos
son de malla fina de media o cartucho usadospara eliminar sólidos, partículas que pueden causarerosión de los émbolos de las bombas, sellos de losdiscos y válvulas, atascamiento del equipo y formaciónde espuma
DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA PLANTADESHIDRATADORA CON TEG
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Filtros de carbón activado.-
son usados paraeliminar hidrocarburos, productos de degradacióndel glicol, surfactantes, químicos usados paratratamientos de pozos, aceites lubricantes decompresores.
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Bombas de glicol.-
Son las únicas partes moviblesde toda la unidad, retorna el glicol pobre de bajapresión al contactor de alta presión, se usan detres tipos: operación a alta presión (texsteam),operadas con liquido a alta presión (Kimray) y lasimpulsadas por motor eléctrico. Para unidades masgrandes de deshidratación se usan bombas dedesplazamiento positivo, de cilindros múltiples.Montadas horizontalmente e impulsada por unmotor eléctrico.
DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA PLANTADESHIDRATADORA CON TEG
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Tanque de compensación.-
Es un recipienteusado para almacenar glicol regenerado para lasucción de la bomba, generalmente esta construidocomo parte integral del rehervidor o en formaseparada
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Intercambiadores de calor.-
El intercambiadorglicol-glicol quita el calor del glicol pobre , caliente,que retorna al absorbedor y lo entrega al glicol ricoque va al destilador ahorrando energía
. Elintercambiador glicol-gas sirve para calentar
ligeramente el gas seco que sale del absorbedor y
enfriar ligeramente el glicol caliente entrante.
DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA PLANTADESHIDRATADORA CON TEG
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Los intercambiadores de glicol en una unidad eglicol están diseñadas para:- Suministrar el glicol pobre al absorbedor 5-15 °Fmas caliente que el gas seco que deja elabsorbedor. Este objetivo se logra colocando unenfriador aguas abajo del intercambiador de glicolrico-pobre.- Mantener el tope del destilador de despojamiento a210°F (a nivel del mar). El glicol rico ,frió, puedeusarse como el refrigerante para el serpentín dereflujo.- Controlar el precalentamiennto del glicol rico queentra al destilador despojador a un máximo.
DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA PLANTADESHIDRATADORA CON TEG
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Columnas de destilación.-
Es el recipientelocalizado en la parte superior del reherbidor dondetiene lugar la destilación del glicol y agua. Lascolumnas destiladas están normalmenteempacadas y tienen condensadores con aletas oespirales de reflujo (serpentines) en la partesuperior para enfriar los vapores de glicol y partede vapor de agua de salida, para proveer el reflujopara la columna. Este arreglo controla lacondensación y reduce las perdidas de glicol. Elvapor de agua que sale del tope del despojadorcontiene pequeñas cantidades de hidrocarburosvolátiles y se lo ventea normalmente a la atmósfera.
DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA PLANTADESHIDRATADORA CON TEG
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Reherbidor.-
Es el recipiente que suministra calorpara separar el glicol y el agua por simpledestilación. El glicol es calentado a unatemperatura entre 380 y 400°F. Para removersuficiente vapor de agua para regenerar el glicol en98.5 -99%. Los reherbidores pueden ser de fuegodirecto o calentados por vapor o aceite caliente. Elnivel de glicol en el reherbidor es mantenido por unvertedero de derrame. El exceso de glicol fluyehacia dentro del tanque de compensación porgravedad
DESCRIPCION DEL PROCESO
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El funcionamiento de un sistema de regeneraciónde glicol seria el siguiente:
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El gas de entrada llega a un depurador de entrada,donde se quita las impurezas sólidas o liquidas,luego el gas entra por la parte inferior de lacontactora fluye en contracorriente con el glicolpobre que desciende. El glicol pobre entra por eltope del contactor donde fluye hacia abajo de platoen plato y absorbe el agua del gas natural que vaascendiendo, el gas que sale por el tope delcontactor es gas seco que pasa a través de unintercambiador de calor gas/glicol y luego se va ala línea de gas de venta.
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El glicol rico deja el absorbedor y entra a unserpentín enfriador que controla la tasa de reflujode agua en el tope del despojador.
DESCRIPCION DEL PROCESO
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Este control de temperatura asegura que el vaporde agua que deja la columna destiladora no acarreeexceso de glicol. Se mejora el intercambio de calorentre el glicol rico, frió y el glicol pobre calienteutilizando dos o mas intercambiadores de calor decoraza-tubo, en serie. El aumento de calorrecuperado disminuye el consumo de combustibleen el reherbidor y protege de sobrecalentamiento alas bombas de circulación de glicol. El glicol rico sevaporiza en el tanque de flasheo donde se le quitael gas y cualquier hidrocarburo liquido queestuviera presente, que puede usarse comocombustible, o como gas de despojamiento, se filtrael glicol antes de ser calentado en elreconcentrador.
ABSORCION FISICA POR INYECCION
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Son las llamadas Plantas de Ajustes de Punto deRoció
“
Dew
Point”,
estas plantas permiten cumplirdos objetivos del acondicionamientosimultaneamente: La deshidratacion y eldesgasolinaje.
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Básicamente el proceso consiste en provocar lacondensacion del vapor de agua y de loshidrocarburos pesados mediante el enfriamiento.El glicol que se usa en este sistema es elmonoetilen glicol por su doble accion comoabsorvente y anticongelante.
