UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA SAN PABLOUNIDAD ACADEMICA REGIONAL COCHABAMBA

ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL

Nombres:Vania Antezana Omar vila lvaro Garca Stephan Rodrguez Dimar VillarroelDocente:Mgr. Yancarla Aguirre

Materia:Pensamiento Critico

Cochabamba, 2 de Junio de 2015INTRODUCCINEl gas natural es una de las varias e importantes fuentes de energa no renovables formada por una mezcla de gases ligeros que se encuentra en yacimientos de petrleo, disuelto o asociado con el petrleo o en depsitos de carbn.Generalmente el gas natural que se produce a nivel mundial contiene CO2. Adems, en muchas partes del mundo principalmente al norte de la lnea ecuatorial. El compuestos es ligeramente solubles en agua. Cuando estos gases se disuelven en agua forman una solucin medianamente acidificada, razn por la que estos compuestos son llamados gases cidos. Las especificacin mximas de CO2 a nivel internacional son 2 % vol, respectivamente. Cuando un gas natural excede las especificaciones por CO2 se denomina un gas agrio; por el contrario, cuando el contenido de estos compuestos en el gas natural est por debajo de los lmites especificados para gas de venta, se dice que es un gas dulce.El gas natural que tiene concentraciones de CO2 por encima de los lmites permisibles, tiene que ser tratado para removerle el gas cido. En pequeas concentraciones, es econmica su remocin hacindolo reaccionar con compuestos slidos secos como el xido de hierro o el xido de zinc. Cuando las concentraciones son altas, se usan los solventes. En cuanto al CO2, se extrae solamente con solventes.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAIdentificacin del ProblemaLas especificacin mximas de CO2 a nivel internacional son 2 % vol, respectivamente.Mediante la caracterizacin en la ingeniera conceptual se concluye que los niveles de CO2 se encuentran en un 3,6112%Los niveles de CO2 estn por encima de los establecidos internacionalmente para el gas naturalEn el campo de produccin Caranda el gas procesado que se transporta por gasoducto al Altiplano, tiene un promedio un volumen de 1000-1100 MPCD (millones de pies cbicos por da) Debido a la ausencia del proceso de endulzamiento en la planta de tratamiento de Caranda el 2014 se realiza el diseo de la ingeniera conceptual en la Universidad Catlica Boliviana.

Formulacin del ProblemaEl elevado contenido de CO2 presente en el gas natural provoca la corrosin del gasoducto al Altiplano principalmente en caeras, distribuidores y vlvulasOBJETIVOSObjetivo GeneralDisear la ingeniera conceptual del proceso de endulzamiento del gas natural para reducir el contenido de CO2 en la planta de tratamiento de gas CarandaObjetivos especficos y acciones del proyectoTABLA 2: OBJETIVOS ESPECFICOS Y ACCIONESOBJETIVOS ESPECFICOS

Analizar el Proceso de Endulzamiento

Dimensionar los Equipos del proceso de Endulzamiento del Gas Natural.

Realizar el diseo del Proceso de Endulzamiento

Estimar los costos y ahorro con el proceso de Endulzamiento.

Marco TericoDesarrollo de la fundamentacin tericaGas naturalEs una mezcla de hidrocarburos de la serie parafnica formada principalmente por metano (C1), etano (C2), propano (C3), butano (C4) y ms pesados (C5+), producido por la transformacin lenta de materia orgnica animal y vegetal, especialmente de especies marinas microscpicas sepultadas durante millones de aos a grande profundidades. Adems puede contener otros gases en cantidades variables, tales como: dixido de carbono (CO2), sulfuro de hidrogeno (H2S), nitrgeno (N2), helio (He), vapor de agua, etc., que normalmente se consideran contaminantes.Proceso de endulzamientoSe debe tener presente que su empleo denota la eliminacin de los componentes cidos del gas natural, por lo general el dixido de carbono y el sulfuro de hidrogeno. El trmino tratamiento es mucho ms amplio, porque introduce, adems del endulzamiento del gas natural, la eliminacin del agua y otros componentes indeseables.Este proceso se puede realizar a travs de: Procesos de Absorcin Procesos de Adsorcin Procesos de Conversin Directa Remocin con Membranas.Endulzamiento del Gas Natural a travs del Proceso de Absorcin El proceso de Absorcin se define como la penetracin o desaparicin aparente de molculas o iones de una o ms sustancias en el interior de un slido o lquido. La absorcin es un proceso para separar mezclas en sus constituyentes, aprovechando la ventaja de que algunos componentes son fcilmente absorbidos este es un proceso, en donde un lquido es capaz de absorber una sustancia gaseosa. En el caso del endulzamiento de gas natural, el proceso de absorcin se realiza utilizando solventes qumicos, fsicos, hbridos o mixtos.Proceso de Endulzamiento por Adsorcin Este es un proceso de separacin para remover impurezas basadas en el hecho de que ciertos materiales altamente porosos fijan ciertos tipos de molculas en su superficie. La adsorcin es un fenmeno de superficie exhibido por un slido (adsorbente) que le permite contener o concentrar gases, lquidos o sustancias disueltas (adsortivo) sobre su superficie, esta propiedad es debida a la adhesin. En la Adsorcin, la corriente de gas natural hace contacto con sustancia slidas que tienen propiedades adsorbentes, las cuales se encuentran empacados dentro de las torres adsorbedoras reteniendo selectivamente las molculas de los gases cidos del gas tratado. La regeneracin de los lechos secos se realiza mediante la aplicacin de calor.Procesos de Endulzamiento por Conversin Directa Estos procesos se caracterizan por la selectividad hacia l (H2S), el cual es removido en forma preferencial por un solvente que circula en el sistema. Estos procesos son de importancia, para evitar la contaminacin ambiental del H2S. Proceso de Endulzamiento por Membranas En la actualidad se estn utilizando bastante las membranas permeables. La separacin se logra aprovechando la ventaja de las diferencias de afinidad / difusividad, ya que el H20; H2S y C02 son altos difusores, esto indica que pueden pasar a travs de una membrana con mayor facilidad que los hidrocarburos, con la misma fuerza motriz Esto permite separar las impurezas del gas natural. El manejo de las membranas est basado en el uso de las membranas permeables para la separacin del gas cido la separacin se logra aprovechando las ventajas de las diferencias de afinidad / difusividad. El efecto de separacin no es absoluto y por lo tanto, siempre habr prdidas de hidrocarburos en la corriente de gas cido.Proceso del gas natural por aminasLos solventes qumicos, por lo general son alcanolaminas en solucin acuosa que reaccionan qumica y reversiblemente con los gases cidos, por consiguiente, al elevar la temperatura se puede recuperar el solvente. Las aminas son compuestos derivados del amoniaco (NH3), son bases orgnicas donde uno, dos o tres grupos alquilo pueden ser sustituidos en lugar de los hidrgenos en el amoniaco para dar aminas primarias, secundarias y terciarias. Las aminas se dividen en primarias (monoetanolaminas, diglicolaminas), secundarias (dietanolaminas) y terciarias (metildietanolaminas, trietanolaminas) dependiendo el nmero de sustituciones que se hagan en el nitrgeno. Las aminas se han convertido en sustancias qumicas muy importantes ya que son empleadas como solventes en los procesos de endulzamiento de gas natural. En un inicio la monoetanolamina (MEA) era la ms utilizada que cualquier aplicacin de endulzamiento, despus fue sustituida por la dietanolamina (DEA) ya que daba mejores resultados. (Martnez, 1995)Plantas de endulzamiento de gas naturalUna planta endulzadora de gas natural consta de cuatro equipos principales: torre absorbedora, lavador (scrubber), evaporador (flash) y torre regeneradora (stripper).La compaa Dow Chemical (2007), describe el proceso de endulzamiento de gas natural de la siguiente manera:FIGURA 1: Diagrama de flujo del proceso de endulzamiento del gas natural

Simuladores de procesoSimuladoresdedicados fundamentalmente a la industria con el objetivo de mejorar e incrementar la eficiencia de las mismas a permitir hacer simulaciones de diferentes procesos antes de que ocurran en realidad, las cuales producen resultados que pueden ser analizados para una futura realizacin de los mismos. Existe una gran variedad de simuladores de procesos comerciales, algunos de las cuales son poderosas herramientas de clculo, con inmensos bancos de datos que contienen las propiedades fsicas de miles de compuestos y sustancias qumicas, seleccin de modelos termodinmicos, clculos de equipos (terico y real), anlisis de costo, estado de agregacin y condiciones de operacin, que le dan al simulador la ventaja de una gran versatilidad.HysysHYSYS es un programa interactivo enfocado a la ingeniera de procesos y la simulacin, que se puede utilizar para solucionar toda clase de problemas relacionados con procesos qumicos. Este simulador cuenta con una interfaz muy amigable para el usuario, adems de permitir el empleo de operadores lgicos y herramientas que facilitan la simulacin de diversos procesos. Fue adquirido por AspenTech en el2004por lo que es desarrollado en la actualidad por Aspen Technology. Es un simulador bidireccional, ya que el flujo de informacin va en dos direcciones (hacia delante y hacia atrs). De esta forma, puede calcular las condiciones de una corriente de entrada a una operacin a partir de las correspondientes a la corriente de salida sin necesidad de clculos iterativos.Posee un entorno de simulacin modular tanto para estado estacionario como para rgimen dinmico. Es un software para la simulacin de plantas petroqumicas y afines.Aspen PlusEl Sistema Avanzado para Ingeniera de Procesos - Advanced System for Process Engineering (ASPEN) es un mercado lder en herramientas de modelado de proceso de diseo conceptual, optimizacin y monitoreo de desempeo para la industria qumica, polmeros, especialidades qumicas, metales y minerales. Actualmente es posible que sea el ms extendido en la industria. Se ha utilizado para modelar procesos en industrias: qumica y petroqumica, refino de petrleo, procesamientos de gas y aceites, generacin de energa, metales y minerales, industrias del papel y la pulpa y otros. Aspen Plus tiene la base de datos ms amplia entre los simuladores de procesos comerciales, e incluye comportamiento de iones y de electrolitos. Adems modela y simula cualquier tipo de proceso para el cual hay un flujo continuo de materiales y energa de una unidad de proceso a otra. Posee herramientas para clculos de costes y optimizaciones del proceso, generacin de resultados en forma grfica y en tablas y otrosCHEMCADEste sistema es muy usado en todo el mundo, para el diseo, operacin y mantenimiento de procesos qumicos en una gran variedad de industrias incluyendo la exploracin de petrleo y gas; y naturalmente en procesos qumicos, farmacuticos, biocombustibles y procesos de fbricas industriales. De forma general este software, como una herramienta de productividad tiene muchas ventajas entre las que cabe mencionar las siguientes: Incremento en la productividad por el uso de informacin obtenida a partir de la simulacin diaria de clculos relacionados con las condiciones de operacin. Maximizar la rentabilidad de las operaciones por el diseo ms eficiente de nuevos procesos y equipos. Reduccin de costos e inversiones de capital por la optimizacin y solucin de los cuellos de botella existentes en los procesos y en los equipos.Pro ModelProModel es un programa de simulacin de procesos industriales, permite simular cualquier tipo de proceso de manufactura, adems de procesos logsticos, procesos de manejos de materiales y contiene excelentes simulaciones de talleres, gras viajeras, bandas de transporte y mucho ms.HiptesisDiseo con Hysys