Deshidratación Con Glicol -Planta de Gas Camiri

DESHIDRATACIÓN CON GLICOL - PLANTA DE GAS CAMIRI

INTRODUCCIÓN GAS NATURAL El gas natural es una mezcla de hidrocarburos que se encuentran en los yacimientos, bien sea disueltos en el petróleo crudo (gas en solución) o formando una fase gaseosa. A condiciones atmosféricas de presión y temperatura, esta mezcla permanece en estado gaseoso. El gas natural es un recurso no renovable formado por una mezcla de hidrocarburos: metano (alrededor de 80%), etano (6%), propano (4%), butano (2%), junto a algunas impurezas tales como vapor de agua, compuestos sulfurados, dióxido de carbono (CO2), nitrógeno (N2) y trazas de hidrocarburos más pesados. Su composición varía de acuerdo al yacimiento de donde fue extraído. COMPONENTES DEL GAS NATURAL El gas natural está compuesto por hidrocarburos gaseosos e impurezas. Una vez eliminadas las impurezas, quedan Metano (gas), LGN y GLP (ambos líquidos). METANO: El gas metano es un hidrocarburo más liviano que el aire, por lo que se dispersa más fácilmente que en éste, no es venenoso, es incoloro e inodoro y actualmente es distribuido por PDVSA Gas, hasta los centros de consumo doméstico, comerciales e industriales. LGN, LÍQUIDOS DEL GAS NATURAL: Los componentes líquidos del gas natural, etano, propano, butanos y pentanos se conocen con el nombre de LGN. Son utilizados como combustible y como materia prima en diferentes industrias. GLP, GAS LICUADO DEL PETRÓLEO: Nombre dado a la mezcla de propano y butanos, que puede ser almacenada y transportada en forma líquida en bombonas a presión. De uso doméstico e industrial como combustible y como materia prima en la industria petroquímica. CARACTERÍSTICAS GLICOLES

A

CONSIDERAR

EN

LA

SELECCIÓN

DE

La deshidratación con glicol es el proceso de deshidratación más comúnmente usado para alcanzar especificaciones de ventas en

DISEÑO DE PLANTA

1

DESHIDRATACIÓN CON GLICOL - PLANTA DE GAS CAMIRI tuberías y requerimientos de campo (gas lift, combustible, etc). Cuatro son los glicoles que se utilizan para la deshidratación: 1. Monoetilénglicol (MEG) Dietilénglicol (DEG) 3. Trietilénglicol (TEG) (TREG)

2. 4.Tetraetilénglicol

Las propiedades del solvente deben ser:          

Fuerte afinidad por el agua. Bajo costo. No corrosivo. Baja afinidad por los gases ácidos y los hidrocarburos. Estabilidad térmica. Fácil regeneración. Baja viscosidad. Baja Presión de saturación a la temperatura del contactor. Baja Solubilidad en hidrocarburos. Baja tendencia a formar espumas y a emulsificarse.

Muchos de los glicoles coinciden con todos estos criterios. El DEG, TEG y el TREG poseen tales características, sin embargo casi el 100% de las plantas de deshidratación utilizan TEG. El análisis del glicol es muy útil para determinar la eficiencia operacional de la planta. Existen especificaciones que deben cumplir los glicoles y existen también propiedades típicas, algunas de los cuales puedan ser comparados con los mismos glicoles en uso para observar su apartamiento. Veamos esto para el monoetilenglicol (MEG).

DISEÑO DE PLANTA

2

DESHIDRATACIÓN CON GLICOL - PLANTA DE GAS CAMIRI PUREZA (contenido de glicol): La concentración de glicol pobre determina la máxima depresión de punto de rocío que puede ser obtenida por el sistema. Esta deberá encontrarse entre 98 y 99 % en peso o más. La concentración del glicol rico, una función del agua capturada, deberá ser 2 a 5 % menor que la del glicol pobre. La concentración del glicol pobre normalmente es función directa de la temperatura del reboiler.

LA DEGRADACIÓN DEL GLICOL: Es indicada por cambios en la composición y reducciones en el pH de la solución. Es causada por la excesiva temperatura o entrada de oxígeno y los productos de degradación son los ácidos orgánicos (fórmico – acético) correspondientes. Los hidrocarburos reaccionan con los productos de degradación formando productos poliméricos (ver aminas). Estos productos pueden estabilizar espumas. Los ácidos también contribuyen a la corrosión del sistema, el pH bajo puede ajustarse con bórax, MEA, o carbonato de sodio. Las diferencias en el contenido de hidrocarburos de glicol rico y pobre indican la cantidad de hidrocarburo purgado por el regenerador. Los Hidrocarburos que flashean en el reboiler pueden arrastrar grandes cantidades de vapor de glicol (altas perdidas) y pueden dañar las instalaciones. Se recomienda no superar el 0.5 % de hidrocarburos en el glicol para evitar espumas o interferencias en la regeneración.

CONTENIDO DE SALES: Marca la cantidad de cloruros inorgánicos en el glicol, usualmente cloruro de sodio y con menor frecuencia cloruro de calcio. La deposición de sales en los tubos de fuego reduce la trasferencia de calor y promueve “puntos calientes” donde se localizan fallas. La presencia de ácidos orgánicos puede generar también corrosión. Cuando el contenido de sal alcanza 0.5 a 1 % en peso el glicol debe ser removido para evitar problemas operativos.

DISEÑO DE PLANTA

3

DESHIDRATACIÓN CON GLICOL - PLANTA DE GAS CAMIRI CONTENIDO DE HIERRO: Es un indicador de corrosión, el hierro particulado puede ser removido. Un sistema debería tener menos de 5ppm. Un contenido mayor de 30 ppm podría indicar una condición seria de corrosión. Propiedades Físicas de algunos glicoles comerciales y utilizados en la actualidad:

Abreviación Fórmula Química General Peso Molecular (kg/kmol) Punto de Fusión (ºC) Punto de Ebullición a 101325 Pa (ºC) Presión de Vapor a 25ºC (Pa) Densidad a 25ºC (kg/m3) Viscosidad Absoluta a 25ºC (Pa.s) Viscosidad Absoluta a 60ºC (Pa.s) Calor Específico a 25ºC (J/kg.K) Punto de Inflamabilidad (ºC)

ETILENGLIC OL EG

DIETILENGLI TRIETILENGL COL ICOL DEG TEG

TETRAETILENG LICOL TREG

C2H6O2

C4H10O3

C6H14O4

C8H18O5

62,068

106,122

150,175

194,228

-13

-10,45

-7,32

-5

197,3

245

277,85

307,85

12,24

0,27

0,05

0,007

1110

1115

1122

1122

0,01771

0,03021

0,03673

0,04271

0,00522

0,00717

0,00989

0,01063

2395

2307

2190

2165

111,11

123,89

176,67

196,11

DISEÑO DE PLANTA

4


PROCESO DE DESHIDRATACIÓN DEL GAS CON GLICOL Cuando la inhibición de hidratos no es factible o práctica, se usa el proceso de deshidratación que puede ser con un desecante líquido o sólido: aunque usualmente es más económico el proceso con líquido, cuando se cumple con las especificaciones de deshidratación requeridas. Se basa en el contacto del gas con un líquido higroscópico tal como un glicol. Es un proceso de absorción donde el vapor de agua presente en el gas se disuelve en la corriente de glicol líquido puro. Descripción básica del proceso de deshidratación con glicol En una unidad deshidratadora con glicol el gas húmedo entra a un depurador (1) donde son removidos el condensado, el agua y los posibles sólidos que vengan asociados, luego el gas se introduce por el fondo de la torre de absorción o torre contactora (2) en contracorriente con el glicol pobre que entra por el tope. La torre puede estar diseñada con platos o empaques y es aquí donde se produce el contacto directo gas-líquido, que hace posible que el glicol absorba el vapor de agua presente en el gas.

DISEÑO DE PLANTA

5

DESHIDRATACIÓN CON GLICOL - PLANTA DE GAS CAMIRI El gas tratado (gas seco) sale por el tope de la torre y pasa a través de un intercambiador de calor gas seco-glicol pobre (12). El glicol húmedo o glicol rico, sale por el fondo de la torre y pasa por una válvula de expansión (3), donde se reduce la presión para la etapa de regeneración, e inmediatamente va hacia el serpentín (6) ubicado en el tope de la columna regeneradora (7), para condensar el glicol que sale en la corriente de vapor del tope de la columna en conjunto con el agua removida. A continuación entra a un tanque flash o tanque trifásico (4) para la separación del gas y de los hidrocarburos arrastrados por la solución de glicol. Seguidamente la solución de glicol rico pasa por filtros (5) que se encargan de remover materias sólidas tales como: asfáltenos, productos de corrosión y productos de degradación del glicol. Luego la corriente es precalentada en el intercambiador de calor glicol pobreglicol rico (10) antes de entrar al sistema de regeneración, donde el agua absorbida por el glicol es eliminada mediante destilación a presión atmosférica. El sistema de regeneración está compuesto por una torre de destilación empacada, montada en el tope del rehervidor (8), el cual consiste en un tanque horizontal con un quemador en uno de los extremos. Los gases de combustión se descargan en un tubo colocado dentro del tanque formando un sistema pirotubular que le suministra calor al glicol y termina en una chimenea que ventila a la atmosfera. La temperatura del regenerador va a depender del glicol que se utilice en el sistema, ya que cada uno tiene una temperatura de degradación la cual no debe ser alcanzada para evitar pérdidas. Finalmente el glicol sale del acumulador (9) y es enfriado en el intercambiador glicol-glicol para ser bombeado posteriormente al tope de la torre contactora y repetir el ciclo.

DISEÑO DE PLANTA

6


Equipos usados con el fin de deshidratar el gas:  SEPARADOR DE CONDENSADO Es un separador vertical Bifásico de alta nos ayuda a separar los caudales de condensado obtenido en el enfriamiento de gas aguas

DISEÑO DE PLANTA

7

DESHIDRATACIÓN CON GLICOL - PLANTA DE GAS CAMIRI debajo de los Aero – enfriadores. El gas entra por la parte del medio a la entrada tiene un difusor en al cual chocan la partículas y se separan el gas del líquido lo cual se puede observar por un visor de nivel que está controlado por la válvula controlador de nivel liquido va directamente al separador de media para seguir con su proceso de recuperación de condensado. El gas sale por la parte superior pasando por un extractor de niebla para recuperar la partículas más pequeñas luego el gas de sale continua por el filtro coalescedor.

DISEÑO DE PLANTA

8


Por la parte inferior sale el glicol rico, que se dirige al proceso de regeneración de glicol y por la parte superior del gas rico, deshidratado y frío que se dirige hacia la torre de absorción.  FILTRO COALESCEDOR ENTRADA

DE

GAS

DE

Estos filtros ayudan atrapar las micro partículas de líquidos incorporados en la corriente gaseosa para luego pasar al sistema de endulzamiento del gas. En este filtro se separa los restos de impurezas o gasolina que hayan podido quedar en solución en el glicol hidratado saliendo con una temperatura aproximada de 55º C.

DISEÑO DE PLANTA

9


 TORRE DE ABSORCIÓN Es una vasija que puede ser de platos de burbujeo, de válvulas o con empaque que promueve el proceso de absorción de agua del gas natural

en una solución de glicol. A la salida de la absorbedora se agrega aceite pobre para recuperar los licuables que se escaparon por la cabeza y además para ser enfriados en la segunda sección del intercambiador de refrigeración.

DISEÑO DE PLANTA

10


 TAMBOR FLASH El separador flash es un tanque que tiene unas dimensiones que permite una buena separación de las fases, obteniéndose una corriente de gas por cabeza y una liquida por el fondo.

DISEÑO DE PLANTA

11


En este tambor la mayor parte del gas natural disuelto se separa de la solución de glicol rico y se envía a gas combustible. La presión de operación debe ser lo suficientemente baja para promover la separación del gas, pero a la vez lo suficientemente alta para que pueda entrar al sistema de gas combustible.  DEPURADORES Los depuradores son separadores que no poseen: o Capacidad para hacer una separación gas-líquido cuando los volúmenes de líquido pueden ser apreciables.

DISEÑO DE PLANTA

12

DESHIDRATACIÓN CON GLICOL - PLANTA DE GAS CAMIRI o Tamaño suficiente para gravitacional sea óptimo.

que

el

asentamiento

por

fuerza

La función básica de un depurador es remover pequeñas cantidades de líquido de una mezcla predominante gaseosa. Su diseño se fundamenta en la primera sección de separación, donde predominan elementos de impacto para remover partículas líquidas. El líquido puede estar íntimamente mezclado con el gas o en forma libre. Los valores de la constante K usados en el diseño de los depuradores para determinar la velocidad crítica son aproximadamente 2/3 mayores que los usados para un separador.

 INTERCAMBIADOR Se realiza un intercambio de temperatura, el gas seco que retorna del separador frío fluye por la coraza y se calienta, al mismo tiempo enfría al gas dulce que ingresa al sistema Dew Point

DISEÑO DE PLANTA

13

DESHIDRATACIÓN CON GLICOL - PLANTA DE GAS CAMIRI por los tubos. El gas seco sale a una temperatura de 140º F listo para ser comprimido, medido y comercializado, parte del mismo es usado para el proceso de gas combustible.

 REGENERADORA O DESPOJADORA La temperatura del glicol hidratado se eleva a más de 100º C a la cual el agua se desprende del glicol en estado gaseoso y sale por una chimenea encima del intercambiador. Se utiliza aceite caliente para calentar el glicol hidratado que es transportado por medio de una tubería en el interior del intercambiador. El glicol pobre (libre de gasolina y agua) sale por el costado inferior.

DISEÑO DE PLANTA

14


 EL REHERVIDOR El rehervidor tiene que ser diseñado para suministrar el calor adecuado para elevar la temperatura del gas rico al nivel requerido para su regeneración. La temperatura del glicol no debe ser superior a 400ºF para evitar su descomposición.

 ENFRIADOR

DISEÑO DE PLANTA

15

DESHIDRATACIÓN CON GLICOL - PLANTA DE GAS CAMIRI Mediante el uso de grandes ventiladores se enfría el gas de 180º F a 120º F aproximadamente, temperatura a la que algunos componentes pesados pasan a la fase liquida. La temperatura del enfriador deberá ser ajustada hasta que la temperatura del punto de rocío del gas tratado cumpla con la especificación del gasoducto. Se verifica el punto de rocío de hidrocarburo del gas tratado. En este se fija como meta una temperatura de punto de rocío de hidrocarburo de 12 F, para proveer un margen razonable de seguridad, se toma la presión del gasoducto de 1000 psi. Aproximadamente en la medición del instrumento.

 BOMBA DE GLICOL Esta bomba circula el glicol a través de los equipos. Puede ser manejada por motor eléctrico o con gas a alta presión. Si se bombea glicol en exceso, no se alcanza la temperatura requerida de regeneración en el rehervidor.

DISEÑO DE PLANTA

16


 TANQUE DE ALMACENAMIENTO Es un tanque de techo cónico con capacidad de almacenar el TEG virgen que llega directamente de los proveedores.

Los Tanques de Almacenamiento son estructuras de diversos materiales, por lo general de forma cilíndrica, que son usadas para guardar y/o preservar líquidos o gases a presión ambiente, por lo que en ciertos medios técnicos se les da el calificativo de Tanques de Almacenamiento Atmosféricos. Los tanques de almacenamiento suelen ser usados para almacenar líquidos, y son ampliamente utilizados en las industrias de gases, del petróleo, y química, y principalmente su uso más notable es el dado en las refinerías por sus requerimientos para el proceso de almacenamiento.

DISEÑO DE PLANTA

17

DESHIDRATACIÓN CON GLICOL - PLANTA DE GAS CAMIRI  PERDIDAS DE GLICOL Un nivel aceptable de perdidas está en el orden de 0,1 Gal/MMscf de gas tratado, lo cual es equivalente a menos de 1 lb de glicol por MMscf. Las perdidas ocurren en la cima de la contactora influenciada por la temperatura y presión de operación, en la torre regeneradora y por fugas en la bomba, filtros, tuberías y durante limpieza de filtros. Las pérdidas de glicol pueden ser el mayor problema operativo en plantas de deshidratación. La contaminación del glicol por hidrocarburos, sólidos finamente divididos y agua salada puede promover espumas y consumo de glicol.

DISEÑO DE PLANTA

18

Deshidratación Con Glicol -Planta de Gas Camiri

Recommend Documents