Tema 2 Deshidratacion Del Gas Natural
Tema 2 Deshidratacion Del Gas Natural
Tema 2 Deshidratacion Del Gas Natural
DESHIDRATACIÓN.
Absorción.
Significa que el vapor de agua es extraído por un agente tal como el glicol y
esto requiere una reacción de los componentes.
Adsorción.
Significa que el vapor de agua es recogido en forma condensada en la
superficie y no requiere reacción química.
Proceso de Deshidratación del Gas Natural. La deshidratación del gas
natural se define como la extracción del agua que está asociada, con el gas
natural en forma de vapor y en forma libre. La mayoría de los gases
naturales, contienen cantidades de agua a la presión y temperatura los
cuales son extraídos del yacimiento. En general, se puede señalar, que el
contenido de agua o vapor de agua en el gas, así como el contenido de
hidrocarburos condensables ante un aumento de presión o disminución de
temperatura, resultan inconvenientes para la conducción del gas por
tuberías ya que provocaría obstrucciones de importancia. Es por ello que el
gas natural debe ser sometido a un proceso de deshidratación y de
extracción de gasolina, las razones del por qué se debe aplicar el proceso de
deshidratación son:
c.- Evitar la congelación del agua en los procesos criogénicos. Cuando el gas
será utilizado en los procesos criogénicos. La norma válida para transportar gas
por una tubería que es 7 lb H20/ MM PCN no es aplicable. En vista que los
procesos criogénicos deben de trabajar a una temperatura menor a la crítica,
luego el agua en esas condiciones se congelara, y será un impedimento, para la
eficiencia del proceso. Luego en estos casos la cantidad de agua permisible en el
gas debe de ser mucho menos.
EL CONTENIDO DE AGUA
EN UN GAS DEPENDE DE
LA PRESIÓN, LA
TEMPERATURA Y LA
COMPOSICIÓN.
LA CORRELACIÓN DE
MCKETTA Y WEHE, HA
SIDO USADA POR MUCHOS
AÑOS PARA ESTIMAR EL
CONTENIDO DE AGUA DEL
GAS NATURAL SATURADO Y
LA TEMPERATURA DE
ROCÍO.
¿Cuánta Agua puede
contener un Gas natural
(por ejemplo: Metano) a
100 ºF y 2000 lpca ?
Aproximadamente:
38 libras de Agua por
MMPCN
¿Cuál es la Temperatura
para la Formación de
Hidratos en el Metano, a
una Presión de 1000 lpca,
sabiendo que su gravedad
específica es de 0,554?
De la Gráfica se
obtiene que:
@ 48 ºF
El siguiente gráfico puede ser usado para estimar la formación de
hidratos en varios gases a distintas gravedad específica según la
presión y la temperatura a la que está sometida la mezcla.
DESHIDRATACIÓN DEL GAS NATURAL CON GLICOLES
Estos componentes se encuentran en una gran cantidad, pero los que más se
utilizan en el proceso de deshidratación del gas natural son:
a.- Bajo costo: El costo de glicol no es muy alto, luego este factor provoca que sea
de gran utilidad en el proceso de deshidratación en cualquier industria.
b.- Viscosidad, un valor de viscosidad por debajo de 100 - 150 cps. hace que los
fluidos fluyan con dificultad. Luego se requiere conocer la concentración del glicol
y la temperatura del trabajo del equipo deshidratador.
c.- Reducción del Punto de Rocío. En el momento en que el glicol absorbe agua,
disminuye la temperatura de rocío del gas natural. Cuando el proceso de
deshidratación del gas natural se realiza con (TEG) a 100 ºF y una concentración
de 95 %P/P, se puede reducir el punto de rocío hasta 46 ºF. Mientras que el (DEG) a
la misma concentración, reduce el punto de rocío en 54 ºF. Pero, esta situación
cambia al aumentar la concentración, si la concentración del glicol en el agua es
por ejemplo 99% P/P
d.- Solubilidad del Glicol. Este compuesto es soluble en condensado. Además se
puede demostrar que el TEG es más soluble que el DEG. La solubilidad del TEG es
(500 ppm), a 90 ºF, mientras que la del DEG es 350 ppm. Cuando hay
hidrocarburos aromáticos, la solubilidad del glicol es todavía más alta.
PV M 492 14,7
Perdidas = x x1x10
6
La deshidratación del gas natural puede hacerse con los siguientes procesos:
En la figura se observa, que el gas húmedo, que ha sido previamente pasado por
un depurador, entra por el fondo de la torre de absorción. Luego el gas viaja
hacia el tope de la torre en contracorriente al glicol que viaja del tope al fondo
de la torre.
El gas entra en contacto con el glicol en cada bandeja con copas, con lo cual hace
posible que el glicol absorba el vapor de agua contenido en la corriente de gas. El
gas seco, sale por el tope de la torre y pasa a través de un separador, en donde
se separan las gotas de glicol que pueda contener el gas. El glicol húmedo
abandona la torre por el fondo. Es de hacer notar que el glicol húmedo no solo
absorbe el vapor de agua de la corriente de gas, sino que también absorbe las
fracciones de hidrocarburos.
GLICOL POBRE
VAPOR DE
AGUA
REBOILER
GLICOL RICO
LC
LC
GAS ACUMULADOR
HUMEDO
TANQUE
LC
FLASH
PROCESO DE DESHIDRATACIÓN DEL GAS NATURAL MEDIANTE
ABSORCIÓN CON TRIETILENGLICOL (TEG)
EQUIPOS BÁSICOS DE UNA UNIDAD DE DESHIDRATACIÓN DE
TEG
DEPURADOR DE ENTRADA Gas
Agua y
Condensados
TORRE CONTACTORA
4
MÁXIMA Y REQUIEREN MENOR ALTURA DE CONTACTO QUE 5
• 7
8
• LA TEMPERATURA DE OPERACIÓN ÓPTIMA ESTÁ ENTRE 80 Y 9
LIQUIDO + GAS
FLUJO DE GAS
FLUJO DE LIQUIDO
FLUJO DE GAS
DIAGRAMA DE FLUJO
VÁLVULA DE EXPANSIÓN Y
CONTROL DE NIVEL DE
GLICOL RICO
CONTACTORA A LA PRESIÓN 2
SEPARADOR GLICOL- 6
7 LIC
10
GLICOL EN EL FONDO DE LA
TORRE CONTACTORA. LIT
LIT
VALVULA
DE
EXPANSION
SEPARADOR GLICOL-HIDROCARBUROS
• METANO: HASTA EN UN 90 %.
DRENAJE
SALIDA DE
GLICOL
SEPARADOR GLICOL - HIDROCARBUROS
SEPARADOR TRIFASICO Y FILTROS
FILTROS DE GLICOL
• LA SEPARACIÓN AGUA-GLICOL ES
RELATIVAMENTE FÁCIL GRACIAS A LA GRAN INTERCAMBIADO
R DE CALOR
DIFERENCIA DE TEMPERATURA DE
EBULLICIÓN QUE TIENEN EL TEG Y EL AGUA.
COLUMNA
• LA PUREZA DEL GLICOL POBRE QUE SALE DEL DESTILADORA
• GENERALMENTE ES UNA
COLUMNA EMPACADA CON COLUMNA
RELLENO ALEATORIO INSTALADA DESTILADORA
REHERVIDOR ENTRAN
DIRECTAMENTE POR EL FONDO
DE LA COLUMNA.
COLUMNA ES 6 A 15 PIES.
DE GLICOL
• SE INYECTA AL SISTEMA DE
REGENERACIÓN UNA GASES VENTEADOS HACIA
EL MECHERO O EL
CORRIENTE DE GAS, RECICLO
GASES COMBUSTION
TUBERÍA DISTRIBUIDORA GLICOL RICO
INSTALADA EN EL FONDO DEL COLUMNA DE
DESTILACION
REHERVIDOR.
• EL GAS DESPOJADOR SALE
REHERVIDOR
POR EL TOPE DE LA COLUMNA
DE DESTILACIÓN CON EL
VAPOR DE AGUA. GAS COMBUSTIBLE
• PUEDE LOGRARSE UNA PUREZA
DE HASTA 99,5 % EN PESO DE GAS DE DESPOJAMIENTO
REGENERACIÓN.
RICO ANTES DE IR AL
INTERCAMBIADOR
GLICOL/GLICOL Y POR LO
GENERAL EL GAS COMBUSTIBLE
Y DESPOJADOR UTILIZADO EN EL
REGENERADOR ES REGENERADOR
DE GLICOL
PRECALENTADO EN OTROS
SERPENTINES DENTRO DE ÉL.
• EN ALGUNOS DISEÑOS, EL
ACUMULADOR ESTÁ INTEGRADO
DENTRO DEL REHERVIDOR
BOMBAS DE GLICOL POBRE
• A SU DESCARGA SE INSTALA UN
AMORTIGUADOR DE PULSACIONES
O “PULMÓN”, PARA OBTENER UN
FLUJO MÁS UNIFORME Y
CONTINUO DE GLICOL POBRE
HACIA EL ABSORBEDOR.
BOMBAS DE GLICOL POBRE
(CONTINUACION…)
• DONDE NO SE DISPONE DE
ENERGÍA ELÉCTRICA, SE UTILIZAN
BOMBAS KIMRAY DE INTERCAMBIO
DE ENERGÍA.
• CUMPLEN LA FUNCIÓN DE
VÁLVULA DE EXPANSIÓN Y
CONTROL DE NIVEL DEL GLICOL
RICO EN EL FONDO DE LA TORRE
CONTACTORA.
• LAS BOMBAS TRANSFIEREN LA
ENERGÍA DEL GLICOL RICO A UN
VOLUMEN EQUIVALENTE DE
GLICOL POBRE.
• LA ENERGÍA ADICIONAL
NECESARIA PARA SUPERAR LAS
PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN LA
BOMBA Y EN LAS TUBERÍAS ES
SUMINISTRADA POR UNA LÍNEA DE
GAS A LA PRESIÓN DEL
ABSORBEDOR.
BOMBA DE RECIRCULACION DE GLICOL (TRIPLEX)
CUIDADOS DEL GLICOL
• OXIDACIÓN
EL GLICOL SE OXIDA EN PRESENCIA DE
OXÍGENO FORMANDO ÁCIDOS
CORROSIVOS.
LOS EQUIPOS DE PROCESO NO
PRESURIZADOS DEBEN TENER UN
MANTO DE GAS PARA MANTENER EL
AIRE FUERA DEL SISTEMA.
LA OXIDACIÓN TAMBIÉN DEPENDE DEL
NIVEL DE H2S Y CO2 PRESENTE EN EL
GAS DE ENTRADA A LA TORRE.
• DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA
ALTA TEMPERATURA DEL REHERVIDOR.
“HEAT FLUX” O RATA DE CALOR MUY
ELEVADA A NIVEL DEL REGENERADOR,
PRODUCTO DE UN MAL DISEÑO EN LOS
TUBOS DE FUEGO.
SOBRE-CALENTAMIENTO LOCALIZADO,
CAUSADO POR DEPÓSITOS DE SAL O
PRODUCTOS ASENTADOS EN LOS TUBOS
DEL REHERVIDOR.
CUIDADOS DEL GLICOL
• CONTROL DE PH
EL PH DEL GLICOL ES EL MEJOR INDICADOR DE POSIBLE
PRESENCIA DE DEGRADACIÓN U OXIDACIÓN.
SE RECOMIENDA QUE EL TEG MANTENGA UN PH ENTRE 6.5 Y 8.0
EL CONTROL DEL PH PUEDE LOGRARSE MEDIANTE LA
INYECCIÓN DE QUÍMICOS A BASE DE AMINAS (MEA), BORAX.
ES IMPORTANTE TOMAR MUESTRAS DEL PH DEL GLICOL DE
MANERA PERIÓDICA.
LA TASA DE INYECCIÓN DE QUÍMICO, SERÁ DETERMINADA EN
PRUEBAS DE CAMPO.
• HIDROCARBUROS
PROMUEVEN :
FORMACIÓN DE ESPUMA
DEGRADACIÓN DEL GLICOL Y
PÉRDIDAS DEL GLICOL
POR ESO LA IMPORTANCIA DE
INSTALAR UN FILTRO DE
CARBÓN ACTIVADO PARA
REMOVERLOS.
CUIDADOS DEL GLICOL
• ESPUMA
INCREMENTAR LAS PÉRDIDAS DE GLICOL
DISMINUYE LA EFECTIVIDAD DE DESHIDRATACIÓN DE LA PLANTA
•La operación básica de deshidratación toma lugar en la torre que esta operando
(normalmente 8 horas). El gas húmedo entra a la torre cerca de la parte superior
y fluye hacia abajo a través del desecante.
•Si la torre acaba de ser accionada, el vapor de agua es inmediatamente
absorbido por las capas superiores del sedimento del desecante. Los otros
componentes de gas etano propano y butano son absorbidos a diferentes escalas
al descender por el sedimento. En el ciclo, los más pesados desplazan a los más
ligeros.
•La capa superior del sedimento se satura con agua, y el gas húmedo se traslada
hacia la siguiente capa donde el agua desplaza a los hidrocarburos y los obliga a
descender aun mas. Durante ese proceso, habrá zonas denominadas de
transferencia de masa, donde un componente transfiere su masa desde el flujo
de gas hasta la superficie. Cuando esta transferencia llegue al fondo de la torre,
deberá ser cambiada al ciclo de regeneración y cambiada a otra torre al ciclo de
absorción.
•Una porción del gas húmedo es tomada cerca de la sección de entrada de la
unidad y enviada a través de un calentador (aprox. 450 ºF). El agua es hervida y
el gas caliente de regeneración es forzada a través de la torre que ha sido
cambiada al ciclo de regeneración. Al pasar el gas caliente a través de desecante
se hervirán o se vaporizarán los líquidos, dejando un sedimento de desecante
seco listo para ser reutilizado después de ser enfriado. El gas seco que sale del
fondo de la torre en servicio esta listo para ser enfriado por los ductos.
Unidad de Deshidratación por Adsorción
El proceso de adsorción puede ser físico o químico