DESHIDRATACIÓN DEL GAS

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por jhon cifuentes

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por MÓNICA PAOLA ORTIZ MEDINA

NIF C-8

por carlos sanchez

Clasificación entre costos y gastos

por Carla Cuadros

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ELECCIÓN DEL TIPO DE GLICOL

-Costos -Viscosidad por debajo de 100-150 Cp -Reducción del punto de rocío que se desea en el gas tratado -Solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos -Punto de congelamiento de la solución agua glicol. -Presión de vapor. -Temperatura de las fases líquida y gaseosa en el separador de baja temperatura. -Relación gas/hidrocarburos líquidos. -Impacto ambiental, absorción y liberación de los contaminantes (BTEX y otro).

DESVENTAJAS

*LIMITADO A DEW POINT >-40˚F (-40˚C) *CONTAMINACIÓN DE SOLVENTE/PÉRDIDAS. *ABSORCIÓN DE AROMÁTICOS Y H2S. *VENTEO A INCINERACIÓN.

VENTAJAS

* SIMPLE. *PROBADA. *BAJO CAPEX. *BAJO OPEX. *CUMPLE ESPECIFICACIONES DE TRANSPORTE

GLICOLES MÁS COMUNES

TREG (Tetraetilen glicol): este es mucho mas costoso que el TEG, sin embargo este tiene menores pérdidas a temperaturas de contactor más altas. Su concentración se encuentra entre 200-220˚C

TEG (Trietilen glicol): este, entre todos, es el más común, se concentra entre 170-200˚C en alta pureza. Pueden lograrse disminuciones en el punto de rocío mayores a 80 C con gas de stipping. Como se había mencionado, es el más común y el más usado a nivel universal.

DEG (Dietilen glicol): su alta presión lleva a altas pérdidas en el contactor. Dada su baja temperatura de descomposición, requiriendo bajas temperaturas de concetración, conllevan a que este no pueda obtenerse lo suficientemente puro para muchas de las aplicaciones.

MEG (Molientilen glicol): cuenta con alto equilibrio de vapor con el gas por lo que tiende a perderse en la fase gaseosa del contactor. Además, se utiliza como inhibidor de hidratos.

¿QUÉ ES LA DELICUESCENCIA? Es una sustancia que cuenta con la propiedad de poder atraer la humedad y consecuentemente se disuelve de manera lenta.

¿QUÉ ES LA ADSORCIÓN? Se refiere a la adhesión a la superficie de otra estructura.

¿QUÉ ES ABSORCIÓN? Sencillamente es cuando una sustancia se introduce en la estructura de otra.

DESHIDRATACIÓN DEL GAS

PROCESOS DE DESHIDRTACIÓN

Tecnología Twister Este proceso, trabaja tomando como base una combinacion de procesos físicos ya conocidos, como la expansión, la separación ciclónica gas/líquido, y los pasos del proceso de recompresión. Si bien, este es un método no convencinal, sin embargo es de suma importancia mencionarlo dentro de los procesos de deshidratación, esta tecnología permite una mayor eficiencia. Este proceso en particular se basa en la condensación y la separación a velocidad supersónica de agua e hidrocarburos pesados del gas natural.

PERMEACIÓN DE GAS La permeación de gas se basa en el principio de transferencia de masa por la difusión de gas a través de una membrana. Entiéndase como membrana una barrera semipermeable entre dos fases, que básicamente lo que hace es permitir el paso de varios solutos a través de ella a diferentes tasas. Es necesario recalcar que estas membranas son usadas en la industria del gas natural principalmente para remover dióxido de carbono (CO2), agua y sulfuro de hidrogeno (H2S).

POR EXPANSIÓN-REFRIGERACIÓN En este proceso de deshidratación, se toma como base el efecto de Joule-Thomson, lo que se refiere a pasar el gas por un reductor de presión, ocasionando de esta manera un enfriamiento adiabático (que se refrigera mecánicamente), Por efecto de este enfriamento, cuando baja la temperatura, se llega a producir una condensación de líquidos, entre los que está el agua. Si bien, además de esto, el proceso se puede llevar a cabo con o sin inhibidor.

POR DELICUESCENCIA Este proceso se refiere a la deshidratación con delicuescente, esta deshidratación, en términos básicos, hace alusión al uso de sales de metales alcalinotérreos para, de este modo, extraer el gas. En ocasiones este procese se considera como una clasificación de la deshidratación por adsorción, sin embargo existen diferencias entre ellas, por ejemplo en este tipo de deshidratación se trabaja con una combinación de una torre absorbedora de vapor de agua y una unidad de lecho sólido.

POR ADSORCIÓN En este proceso de deshidratación, a diferencia del proceso de absorción, se manejan sólidos en lugar de líquidos, además se considera que la deshidratación con sólidos arroja resultados mas eficientes que la deshidratación con líquidos (glicol).

POR ABSORCIÓN Básicamente este tipo de proceso consiste en eliminar el contenido de vapor de agua del gas, lo cual se puede llevar a cabo mediante el contacto con un desecante líquido. Si bien es cierto, este proceso se realiza en una torre empacada o de platos. Además, los Glicoles son los desecantes líquidos con los que se trabaja mas efectivamente durante este proceso.

DESHIDRATACIÓN POR GLICOL

A este proceso se le puede considerar el más común a nivel de industria, además el trietilenglicol (TEG) es el glicol más utilizado a nivel universal. Si bien, la deshidratación con glicol se usa para absorber el agua de la corriente de gas de proceso y suele ser seguida por una sección de refrigeración mecánica para extraer a los hidrocarburos pesados. La unidad de deshidratación con glicol, está compuesta normalmente por un absorbente y un calderín. El gas húmedo ingresa por el fondo del absorbente. A medida que el gas húmedo se filtra hacia arriba, libera su agua en la solución de glicol y se obtiene el gas seco en la parte superior del absorbente. Cuando la solución de glicol se satura con agua, se bombea a través de un calderín, también llamado reconcentrador, que hierve la mezcla de glicol y agua y separa el glicol del agua. Después de la separación, el glicol puede volver al absorbente para hacer contacto con el gas húmedo adicional. Este tipo de proceso hace referencia al proceso de Absorción que ya se definió con anterioridad.

PROBLEMAS OPERACIONALES

DESHIDRATACIÓN CON GLICOL En la operación de las plantas de deshidratación con glicol se pueden presentar problemas operacionales tales como: 1. Contaminación del glicol por presencia de materiales extraños suspendidos, que causan espuma en la contactora y por ende, arrastre de glicol por parte del gas. 2. Para evitar presencia de líquido (agua, hidrocarburos livianos) en el gas de entrada a la planta, se debe colocar un separador despojador (Scrubber) antes de la contactora o absorbedora. 3. Problemas de bombeo cuando se manejan bajas temperaturas, que aumentan la viscosidad de las soluciones de glicol altamente concentradas. 4. Las pérdidas de glicol deben ser controladas a menos de 0.1 galón por cada MMPCS de gas tratado. 5. El uso de glicol conlleva a problemas de corrosión. Esto se agrava si el gas a tratar es ácido. El glicol se vuelve altamente corrosivo si su pH es menor de 6 (23). Los problemas de corrosión se controlan al agregar un galón de amina por cada galón de glicol.

DESHIDRATACIÓN DE TAMICES MOLECULARES Los baches o tapones de agua dañan en cierto grado los lechos de los tamices; para evitarlo debe utilizarse una trampa o separador a la entrada de la planta, antes del absorbedor. Los cambios bruscos de presión, la velocidad excesiva del gas y los movimientos del lecho debido al calentamiento y enfriamiento pueden causar compactación del empaque desecante; estos problemas pueden evitarse con un buen diseño mecánico. El problema más usual y dañino para los lechos es la contaminación del tamiz con hidrocarburos pesados, tales como, destilados, condensados, aceite de adsorción y/o aceites lubricantes. Para evitarlo deben utilizarse: filtros o lechos de Sílica gel o Bauxita aguas arriba del absorbedor.

OPERACIÓN DE LOS PROCESOS DE LA DESHIDRATACIÓN DEL GAS

DESHIDRATACIÓN POR EXPANSIÓN-REFRIGERACIÓN En este método, el gas se enfría adiabáticamente (refrigeración mecánica); al bajar la temperatura se produce condensación de líquido entre los cuales está el agua. Puede utilizarse con o sin inhibidor, el proceso sin inhibidor se utiliza únicamente cuando la caída de presión disponible permite que el agua alcance el punto de rocío requerido sin formación de hidratos. Entonces, se mezcla el metanol o el glicol con el gas para enfriar el gas a temperaturas muy bajas. La mezcla agua–inhibidor se retira y el inhibidor se recupera en una columna de despojo. Las principales ventajas del proceso son: • Puede obtener puntos de rocío en el rango de -100 a -150°F (-70 a -100°C). • Solo requiere suministro de calor para el regenerador de metanol. Sin embargo, requiere refrigeración externa para enfriar el gas, y minimizar las pérdidas de metanol en la despojadora.

DESHIDRATACIÓN POR DELICUESCENTES Aunque en algunas ocasiones el uso de delicuescentes se clasifica como deshidratación por adsorción, este proceso presenta diferencias significativas con respecto a los adsorbentes. Una deshidratadora de CaCl2 es una combinación de una torre absorbedora de vapor de agua y una unidad de lecho sólido. El paso del gas a través del lecho de cloruro de calcio anhidro forma una salmuera concentrada de gravedad específica aproximada de 1.4. El lecho se asienta a medida que el CaCl2 es consumido desde el fondo y proporciona una deshidratación eficiente hasta que queden dos pies de lecho remanente. La salmuera formada gotea dentro de una sección de absorción, en la cual la salmuera absorbe agua del gas a medida que ésta desciende por gravedad, de plato en plato, en contracorriente con el gas húmedo que asciende desde el fondo. El proceso se ilustra en la figura. Se espera que el contenido de agua del gas que deja esta unidad sea de 2 lb H2O/MMPCS. Generalmente, se usan varias unidades de deshidratación y se aplican en locaciones remotas donde no hay disponibilidad de personal para el monitoreo. Por ser un sistema cerrado no presenta problemas por emisiones de BTEX y VOCs, pero sí genera el problema ambiental de la disposición de la salmuera producida. Debido a que el equipo necesario para el proceso de deshidratación por delicuescencia es más simple que el requerido por las plantas de absorción, adsorción y membranas permeables, generalmente, los costos de equipo son menores. Los costos operacionales son afectados por la temperatura, por la presión, y por cuánto vapor de agua debe ser removido, y por lo tanto deben calcularse para cada aplicación.

DESHIDRATACIÓN POR ADSORCIÓN UNIDAD DE DOS TORRES El gas húmedo entra por la parte de arriba de la torre debido a que el flujo ascendente, incluso a bajas velocidades, causa levantamiento y rebote del lecho. El tiempo depende de la capacidad del lecho y la cantidad de agua que debe eliminarse. Mientras que el lecho se usa para el seca, el segundo lecho está siendo regenerado. Otra corriente que por lo general es el 5-10% de la corriente total, se calienta de (400-600 ºF). el gas entra por la parte inferior del lecho a ser regenerado y a medida que el desecante es calentado el agua es eliminada. El gas caliente de regeneración es enfriado para condensar la mayor parte del agua y luego se lleva al proceso de separación y la corriente de gas es devuelta a la corriente de gas principal de gas húmedo. Al final del ciclo de calentamiento el lecho puede estar entre 400-550ºF , este lecho debe ser enfriado antes de ser puesto en funcionamiento. En el sistema más simple se evita el calentador y se continúa pasando el gas de regeneración hasta que el gas de salida tenga una temperatura de 25-30ºF por encima de la temperatura del gas de entrada. Y una vez que la torre se conecta para la deshidratación este se enfría a la temperatura del gas. El flujo de enfriamiento se hace en la misma dirección del flujo de calentamiento con un flujo ascendente . Si para refrigeración se usa un gas húmedo se debe hacer en la misma dirección de la adsorción pero es más costoso debido a que se deben agregar un juego de válvulas adicionales.

DESHIDRATACIÓN POR ABSORCIÓN/GLICOL. El proceso de Deshidratacion consta de dos de dos secciones definidas: Seccion de Absorcion y Seccion de Regeneracion. La sección de Absorción tiene como objetivo retirar del gas natural, el agua mediante un desecante. La seccion de Regeneración tiene como objetivo eliminar el agua del desecante para su re-uso. Primero el gas húmedo ingresa por la parte inferior de la columna en donde ingresa al SCRUBBER -lugar donde se hace una separación incial-luego de alli pasa al COALESCEDOR-el cual retira el agua y hidrocarburos para evitar que quite eficiencia en el proceso. El gas húmedo fluye en contracorriente al Lean Glicol ocurriendo una transferencia de masa, este es llamado también Proceso de Difusión. Los PLATOS ubicados en la columna retienen otros hidrocarburos y evitan que el Glicol pueda perderse con el Gas Seco. Por el Tope dela Columnaa sale el Dry GAS y por el Fondo del a Columna sale el Liquido libre (FREE LIQUID). El RICH GLICOL , el cual está saturado debido a la cantidad de agua, se dirige a la etapa de Regeneración, pasando por le STIll ( destilador) previamente por el SERPENTIN ,luego al FLASH TANK. Cuando llega al Serpentin (Condensador de Reflujo), este provee un reflujo y mejora la separación del solvente y el agua. Luego se dirige al Flash Tank en donde por diferencia de presiones se separa gran parte de los gases y vapores (compuestos volátiles son vaporizados). Esta reducción incluye también el CH4, HAPs y VOCs. Luego por la parte inferior el Glicol sale del Flash tank para dirigirse hacia el INTERCAMBIADOR DE GLICOL RICO-POBRE- en donde recupera parte del calor del flujo saliente- pasa por el FILTER en donde se atrapan partículas solidas que no hayan sido removidas. Por la parte superior del Flash Tank sale los FLASH GASES. En el still el glicol no debe vaporizarse; una vez que ingresa estas deben ser estripeados o agotados para separar los gases disueltos. Luego de ello, en el REBOILER, el solvente es regenerado y caen por gravedad hacia el TANK SUAGE- donde se acumula para estabilizar su nivel de modo que su flujo de retorno al contactor sea estable.

DESHIDRTACIÓN POR ALÚMINA

La alúmina activada, es un material que se compone fundamentalmente e oxido de aluminio, este compuesto es usado para deshidratar corrientes tanto de gas como líquidos, adsorbiendo hidrocarburos pesados que puedan estar en la corriente de gas, sin embargo estos hidrocarburos suelen ser difíciles de remover. Este material tiene una gran utilidad por ser altamente económico y de alta densidad másica. En este proceso el gas húmedo al entrar a la planta pasa inicialmente por un separador (Scrubber) para remover todos los sólidos y líquidos. Posteriormente, el gas fluye hacia la parte superior de la adsorbedora que contiene un lecho desecante (Alúmina), Mientras una torre adsorbedora está deshidratando, la otra se está regenerando mediante una corriente de gas caliente. Durante la etapa de adsorción, el gas que va a ser procesado pasa a través del lecho adsorbente, en donde el agua es retenida selectivamente. Cuando el lecho se satura, se hace pasar una corriente de gas caliente en contra flujo al lecho adsorbente para su regeneración. Luego de la regeneración y antes de la adsorción, el lecho debe enfriarse, esto se logra circulando gas frío por el lecho de adsorción en la misma dirección de flujo; posteriormente, el mismo gas puede ser empleado para el proceso de regeneración El cambio de lechos se realiza mediante un controlador de tiempo, el cual ejecuta los cambios en las operaciones a determinados tiempos dependiendo del ciclo; sin embargo, la duración de las diferentes fases puede variar considerablemente. Ciclos de tiempo demasiado largos, requieren grandes lechos y una inversión de capital adicional, pero de esta manera se incrementará la vida útil del lecho. Un ciclo normal de dos lechos, emplea alrededor de 8 horas para el ciclo de adsorción, 6 horas de calentamiento y 2 de enfriamiento para regeneración

¿QUÉ ES?

Es un proceso que busca eliminar los hidratos que pueden convertirse en cristales, ocasionando así un taponamiento en las lineas de flujo para evitar que este flujo se retarde.