Medicion de punto de rocio de hidrocarburo en gas natural Por el Ing. Eduardo Rodriguez de Automat Me dicion S.R.L. INTRODUCCION El punto de rocío de hidrocarburo en Gas Naturales un pará metro importante de calidad, estipulado en especificaciones contractuales a través de la red de suministro, desde productores hasta consumidores finales, pasando por empresas transportadoras y distribuidoras. En consecuencia, un exacto monitoreo de temperatura de punto de rocío de hidroc arburo en gas natural, es importante para mantener la calidad y la int egridad del gas como así también para cumplir con los acuerdos. El punto de rocío de hidrocarburo es la temp eratura a la cual el hidrocarburo comienza a condensarse cuando el gas natural es enfriado a presión constante y en consecuencia deja de ser totalmente gaseoso En muchos casos el evitar la form ación de tales líquidos en gas natural es muy importante. Por ejemplo:
En las cañerías de transporte de gas la presencia de hidrocarburo líqui do en combinación con trazas de vapor de agua llevan a la for mación de hidratos como masa sólida. En condiciones de operación pueden ocasionar daños por impacto en los compresores y restr ingir y aún bloquear las cañerías. Algunos usuarios tienen necesidades críticas respecto al punto de rocío de hidrocarburo. La última generación de generadores con tur binas de gas diseñadas para baja emisión de Nox requieren al menos 28ºC de "supercalentamiento" - la diferencia entre el punto de rocío y la temperatura de entrega del gas a la entrada del sistema de premezcla. Si esto no se cumple, el efecto enfriador de la expansión del gas provoca la formación de líquido resultando el posible retorno de la llama d esde la boquilla de ignición hacia la cámara de mezcla. Por otro lado, para el productor de gas natural, el control del punto de rocío de hidrocarburo puede resultar en un aspecto costoso del procesamiento del gas natural. Ya sea por los costos en recompri mir el gas luego del procesamiento como por la baja en el poder calorífico al e xtraerle los líquidos al gas natural. En consecuencia, resulta de interés para los productores monitor ear y controlar las plantas reductoras de punto de rocío para mantenerlas dentro de límites ajustados minimizando los costos de proceso. Esto hace que se deba mantener el punto de rocío lo más próximo posibl e a los valores acordados o exigidos. Esto hace necesario medir el punto de rocío de hidro carburo no solo en la etapa de producción sino también en las cañerías de transporte, en los puntos de transferencia, en la distribución y en grandes consumidores final es. Incluso, al incrementarse las redes de interconexión entre paises hace necesario el control de la calidad del gas que se com ercializa. Metodos para medicion de punto de rocio de hidrocarburo Manual, técnica visual con espejo frio Es el método más simple y am pliamente difundido para medición de punto de rocío de hidrocarburo. El instr umento posee una superficie metálica espejada dentro de una cámara presurizada con un visor de vi drio para permitirle al operario observar la superficie espejada. La superficie se puede enfriar por la expansión de CO2 controlada o por un enfriador de estado sólido "Peltier". El objetivo es detectar el primer indicio de con densación, pero esto puede ser extremadamente problemático debido a que los líquidos del gas natural forman una película virtualmente invisible. También hay que proyectar la temperatura en el visor para observarla simultáneamente con el espejo. El enfriamiento deberí a hacerse lo más lento posible en la región donde debería hallarse el punto de rocío para mejorar la sensibilidad y repetibilidad de la medición.
Ventajas:
Bajo costo. Lo tradicional y ampliamente difundido del método, Desventajas: Trabajo intensivo, alto costo operativo. Medición periódica. Subjetivo al operario que lo utilice. Ecuación de estado Los cromatógrafos para gas en línea son ampliam ente utilizados. Ellos proveen la composición de hidrocarburos hasta C6. Para utilizar la ecuación de estado para determinar el punto de rocío de hidrocarburo se requiere un análisis extendido para cuantificar l os componentes más pesados. Las variaciones en C10 y superiores tienen un alto efecto en el punto de rocío de hidrocarburo. Para esto se requi ere un cromatógrafo más complejo. Pero, a su vez, la extensión del análisis para obtener los componentes pesados reduce la frecuencia de las medidas.
Ventajas:
Al conocer los componentes contributivos a un alto valor de punto de rocío ayuda a determinar la causa. Se junta en un solo analizador varias funciones. Desventajas: La exactitud del análisis y en consecuencia del cálculo de punto de rocío de hidrocarburo depende en el uso correcto y frecuente de gases de r eferencia especiales. La frecuencia de los análisis es menor que con los an alizadores en línea automáticos. Es un método indirecto de determinación del punto de rocío. Se requiere personal especializado. Alta inversión inicial y alto c osto de operación. Determinación de la relación líquido a gas de una muestra de flujo enfriada Técnicas de análisis de laboratorio pueden determinar el cont enido de condensado en muestras de gas natural (ISO 6570). Esto impli ca el uso de separadores de alta eficiencia sumergidos en baños de agua de temperatura controlada, operando a temperatura fija, a la cual, la cantidad de líquido presente es determinado en relación al volumen contr olado del flujo de la muestra (a presión constante). Tal técnica de medición determin a la cantidad de condensado que debería estar presente en una muestra de gas si se enfría a una cierta temperatura. Esta es una medición alternativ a que especifica este aspecto de la calidad del gas más que el punto de rocío de hidrocarburo. La dificultad de esta técnica en cualquier aplicación es que el análisis suministra un valor promedio a lo largo de v arias horas.
Ventajas:
Es un método de medición directo donde se han estipulado especificaciones contractuales a la relación líquido a gas (ISO 6 570). Desventajas: Poco práctico para aplicaciones e instalaciones en campo. Alto costo. No mide el parámetro más común utilizado para controlar este aspecto de la calidad del gas. Técnicas de análisis por promedio llevan a lentas r espuestas a cambios en el proceso. Medidor de punto de rocío por condensación óptica automático medidores de punto de rocío automáticos por con densación óptica han sido diseñados para medición de punto de rocío de hidrocarburo en líne a. Todos trabajan en el en el principio fundamental de la medición de la medición directa de la temperatura a la cual comienza a formarse hidrocarburo líquido sobre la superficie fría expuesta a la muestra a ser medida - por definición: el punto de rocío de hidrocarburo Las principales dificultades en efectuar tal medición están asociadas con dos características de la condensación del gas natural. Primero la apariencia incolora
Varios
y la baja tensión superficial del líquido condensado lo hacen, a menudo, invisible al ojo humano e incluso a los si stemas opto-electrónicos requeridos en los equipos automáticos. Segundo, el gas natural tiene un espectro de potenciales componentes condensables que contribuyen a la formación de líquidos cuando se enfrí a el gas. Los componentes más pesados condensan primero que los livianos. La condensación ocurre gradualmente a través de un rango de temperatura. La curva de la relación líquido a gas que muestra l a región referida comunmente como "la cola del hidrocarburo" ilustr a esta característica. Esto muestra que el punto de rocío teórico se d efine como la temperatura a la cual el primero de los componentes más pesados pasa de gaseoso a lí quido. No obstante, este valor sería 20ºC o más por arr iba del punto de rocío medible donde la primera formación de condensado visible y por lo t anto detectable se produzca con significancia para productores, transportistas y usuarios finales. Se acepta, en la práctica, el tomar la extrapolación de l a porción lineal de la curva para eliminar los efectos exagerados de la col a de hidrocarburo. Todo analizador automático de punto de rocío debe permitirle al usuario ajustar la sensibilidad de la medición. Debido al efecto de condensación fraccionado, la repetibilidad y la sensibilid ad de la medición se ven adversamente afectadas por la inter-rel ación entre el flujo de la muestra y la velocidad de enfriado durante los ciclos de medición. En consecuencia, para conseguir un buen desempeño en la medición, toda técnica automática debería operar con un volumen de muestra fijo atrapado en la celda de análisis antes de iniciar cada ciclo de enfriamiento. La medición automática se ha mejorado con el desarr ollo de tecnologías de medición especiales. Una de las más recientes es tecnología óptica "dark spot" utilizad a por Michell Instruments en su sistema "CONDUMAX Hydrocarbon Dewpoint Analyzer". La técnica de medición "Dark Spot". Operando con una sensibilidad del orden de 1 ppm de condensado, el principio óptico "dark spot" es radicalmente diferente a cualquier otro i nstrumento de espejo frío. En esencia, el sistema CONDUMAX incor pora una pequeña cámara de presión y la celda del sensor en un gabinete apto para campo con el siste ma toma muestra cumpliendo funciones de manipuleo de la muestra junto con la unidad de control basada en microprocesador para el sistema adminis trador y de medición. La superficie óptica es semi-mate tratada con ácido con un cono en el centro. Un haz de luz roja visible es focalizado en la zona central, l a cual, en condiciones secas, refleja la mayor parte del haz formando un anillo de luz. La detección óptica está focalizada en la luz dispersa dentro del centro del anillo la zona oscura (dark spot)-. Durante el ciclo de enfriado, como el hidroc arburo condensa sobre la superficie mate, sus propiedades ópticas son modificadas: la intensidad luminosa reflejada aumenta levemente mientras que, más significativo, es la dramática reducción de la intensidad de luz dispersa dentro de la región oscura (dark spot) Monitoreada a través de un lazo de fibra óptica, el ca mbio exacto de señal depende en la cantidad de condensado formado en la superficie reflectora, permitiendo que el usuario ajuste la sensibilidad del CONDUMA X según los requerimientos. Más aún, la alta sensibilidad de detección de esta técnica supera los problemas asiciados con la medición contínua en línea. El sist ema CONDUMAX atrapa un volúmen fijo de gas por cada ciclo de análisis elimi nando los efectos del flujo y de la velocidad de enfriamiento y dando una fase líquida que es t otalmente representativa del gas analizado. Esta flexibilidad le permite al C ONDUMAX analizar la cantidad de condensado y la temperatura de punto de rocío. En el primero la superficie óptica es enfriada a una tem peratura preestablecida por el usuario y se monitorea el cambio de la intensidad óptica. Este dato se
interpreta como la relación líquido a gas en base a calibraciones periódicas. Ventajas:
Medición directa y objetiva de gran sensibilidad y repetibili dad. Operación autónoma. No se requiere personal especializado de mantenimiento. Desventaja: Inversión inicial relativam ente alta (aunque los costos operativos son bajos). CONCLUSIONES Como el proceso global de desregulación de la industria del gas natural continua, hace necesaria, para completar una legislación más estricta y la contínua mejora en la eficiencia del procesamiento, una mejor, más exacta y efectiva forma de medir el punto de rocío de hidro carburo. La combinación de un principio de medición fundamental con la alta sensibilidad y objetividad aportada por la técnica de "dark spot", han llevado a que el CONDUMAX sea utilizado para cumplir una alt a variedad de aplicaciones. Desde el control operativo y monitoreo de plantas de reducción de punto de rocío de hidrocarburo hasta trabajos de investigación ingenieril en r eservorios de mejora de técnicas de extracción pasando por monitoreos fiscales de calidad de gas. RERERENCIAS · Bannell, J. L. K., Dixon A. G. and Davi es T. P., "The Monitoring of Hydrocarbon Dewpoint", paper presented at the International Congress of Gas Quality, Groningen, The Netherlands, 1986. · Benton, A. J., "Technology - Hydrocarbon Dewpoint", The Chemical Engineer, Issue 482, September 1990. · Benton, A. J., "Moistur e Measurement in Natural Gas - An Assessment of the Technical Requirements of this Industry", Proceedings of the Third International Symposium on Humidity & Moistur e, 11-17, Volume 2, April 1998.
http://www.e-petroquimica.com.ar/index.php?id=notas_tecnicas/muestra_nota.php&titulo=2
proceso DV Diagrama
de flujo DV Principios de funcionamiento de la destilación OBJETIVO DEL PROCESO DE DESTILACIÓN La separación de fracciones de mutlicomponentes por medio de las diferencias en los puntos de ebullición, donde por un equilibrio termodinámico, se forman dos fases una de vapor y la otra de líquido.
Esquema de un equipo de destilación Condensador de reflujo Producto de tope Fraccionador Rehervidor Intercam. Producto de fondo
Esquema de fraccionamiento
Modelo básico de fraccionamiento
CURVAS DE DESTILACIÓN Limites de destilación o curvas de destilación son utilizados para definir las características comerciales de los productos del petróleo, también para el control de calidad de estos Con esta fi nalidad se utiliza los métodos de destilación sin rectificación, que consta en que los vapores formados por el calentamiento del producto del petróleo son eliminados del balón de destilación, condensados a medida que se van formando y luego colectados en un cilindro graduado. La destilación se la realiza en aparatos ASTM en condiciones bien determinadas
CURVAS DE DESTILACIÓN Los resultados de los análisis se expresa bajo la forma de porcentaje de destilación a cierta temperatura, o también bajo la forma una temperatura dada destila cierto porcentaje En función de los productos sometidos al análisis, la destilación se puede realizar ala temperatura atmosférica o a una presión baja Una destilación atmosférica se aplica a los derivados gasolinas, kerosén diesel oil en general hasta una temperatura de 360 C También se puede realizar a productos pesados para conocer las fracciones livianas que contienen o las fracciones que destilan... http://www.buenastareas.com/ensayos/Control-De-Punto-De-Rocio-Del/3286557.html REFINACION DE GAS AAC-25
-
BAC-50
-
Gen-Aux
Algunos pozos de gas natural suministran gas con un grado de pureza muy alta que es prácticamente metano puro. De cualquier forma, la mayoría de los hidrocarburos son mezclas complejas de cientos de diferentes compuestos. Un típico fluido de un pozo es una mezcla constantemente expansiva de gases e hidrocarburos íntimamente mezclada con agua, sólidos y otros contaminantes, con gran velocidad y turbulencia. Los procesos de remoción de contaminantes pueden ser divididos en dos grupos: deshidratación y purificación. Las razones principales de la importancia de la deshidratación del gas natural incluyen las siguientes: El agua liquida y el gas natural pueden formar hidratos parecidos al hielo que pueden obstruir válvulas, tubería, etc. 1.
2.
El gas natural que contiene agua liquida es corrosivo, particularmente si contiene CO2 o H2S.
El vapor de agua utilizado en los gasoductos de gas natural pueden condensarse causando condiciones lentas de flujo. 3.
El vapor de agua aumenta el volumen y disminuye el valor calorífico del gas natural, por lo tanto se reduce la capacidad de la línea. 4.
La deshidratación del gas natural antes del procesamiento criogénico es vital para prevenir la formación de hielo en los intercambiadores de calor de baja temperatura. 5.
De estas, la razón más común de deshidratación es prevenir la formación de hidratos en los gasoductos. Los hidratos de gas natural son compuestos sólidos cristalinos formados por la combinación de gas natural y agua bajo presión a temperaturas considerablemente por encima del punto de congelación del agua. En la presencia de agua libre, los hidratos se formaran cuando la temperatura este por debajo del punto llamado temperatura del hidrato. La formación del hidrato es comúnmente confundida con la condensación. La diferencia entre ambas debe ser claramente entendida. La condensación del agua del gas natural bajo presión ocurre cuando la temperatura esta en el punto de rocío o por debajo del mismo a esa presión. El agua libre obtenida bajo estas condiciones es esencial para la formación de hidratos que ocurrirá el punto de temperatura del hidrato o por debajo de ese punto a esa misma presión. Durante el flujo de gas natural, es necesario evitar condiciones que faciliten la formación de hidratos. Esto es esencial ya q ue los hidratos pueden atorar el flujo, líneas de superficie y otro equipo. La formación de hidratos en el flujo resulta en un valor menor de las presiones medidas de la boca del pozo. En un medidor de la tasa de flujo, la formación de hidratos genera una
aparente tasa de flujo mas baja. La formación excesiva de hidratos también puede bloquear completamente las líneas de flujo y el funcionamiento del equipo. De ahí la necesidad de prevenir la formación de los hidratos es obvia, es la manera más sencilla de eliminar los hidratos es para remover substancialmente el agua de flujo del gas natural. El método más eficiente para remover el agua presente en el flujo de gas natural es por adsorción con un desecante sólido como un filtro m olecular o alúmina activada. Otra aplicación importante para el secado con desecante es e l licuado del gas natural. El metano es convertido a líquido por medio de un proceso de criogénico a -285°F (-176°C) y presión atmosférica. Existe una reducción del volumen de 600 a 1. Como liquido, grandes volúmenes de metano pueden ser transportados y/o almacenados. Las compañías de gas natural licuan y almacenan gas (1 a 20 MMSCFD) durante periodos de baja demanda y utilizan el gas líquido almacenado durante periodos con alta demanda. El gas natural localizado en áreas remotas puede ser licuado y transportado a los lugares de demanda. Las secadoras son utilizadas por los bajos puntos de rocío requeridos para la producción criogénica de LNG (Gas Natural Licuado). Recarga de Gas Natural ± Lectrodryer ha desarrollado una línea de secadoras regenerativas
para estaciones de abastecimiento de gas. Las secadoras están diseñadas para secar gasoductos a estándar J1616 o los requeridos por el área de servicio de la estación. Las secadoras Lectrodryer CNG se encuentran en servicio en varios sistemas de transito del Gobierno de E.U.A. y estaciones detallistas.
http://www.lectrodryer.com/es_refining.shtml
