gas natural

PROCESO DEL GAS NATURAL Y CONDENSADOS

Curso:TECNOLOGÌA DEL PETRÒLEO

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“Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión” Facultad de Ingeniería – Escuela Profesional de Ingeniería Química

CONTROL DE CALIDAD

UNIVERSIDAD NACIONAL

JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN

FACULTAD: Ingeniería Química y Metalúrgica

E. A. P: Ingeniería Química

Materia: Tecnología del Petróleo

TEMA: “PROCESO DEL GAS NATURAL Y CONDENSADOS”

Ingeniero: Ing. “Luìs Gonzales Torres”

CICLO: Ciclo VII

Huacho_ 2014

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DEDICATORIA

Este trabajo fue posible primero que nadie con la ayuda de Dios, gracias por otorgarnos la sabiduría y la salud para lograrlo. Gracias a los intercambios y exposiciones de ideas con mis compañeros y amigos de estudios durante el proceso del semestre actual

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PRESENTACION

El gas natural es un recurso no renovable, que debido a sus características combustibles se le ha dado una amplia gama de aplicaciones que van desde el uso doméstico hasta las diversas ramas industriales. Para que este combustible pueda ser utilizado es conveniente que pase por un proceso de purificación, ya que el gas tal como es extraído de los yacimientos, contiene algunos compuestos indeseables como el ácido sulfhídrico, bióxido de carbono y agua, los que ocasionan contaminación, corrosión y restan poder calorífico al gas.

Como en todos los procesos que abarca la industria química, lanecesidad de reducir en las plantas los costos operativos y aumentar la producción dentro de los estándares de calidad que rigen el mercado, han llevado al desarrollo de nuevos procesos y a optimizar los yacimientos ya establecidos. El aumento en la demanda de gas natural obliga a mejorar los procesos de endulzamiento, con el incremento de la producción de gas dulce y la disminución de los costos de operación. Estudios realizados en esta área se encaminan a la reducción de pérdidas de amina, mediante la manipulación de las variables operativas e implementación de dispositivos, obteniéndose excelentes resultados en el ahorro de costos sin alterar la capacidad ni la calidad de endulzamiento.Ante la problemática presentada en las plantas endulzadoras de gas amargo, ubicadas en la Sonda de Campeche, donde se presentan pérdidas de amina así como bajos porcentajes de eficiencia en las plantas; la necesidad de analizar los factores y causas que lo originan, así como las condiciones y estado que guardan los equipos, es de una importancia relevante. Este trabajo se enfoca en las plantas endulzadoras de Abkatun-A y Pool-A.Esta problemática se acentúa ante la necesidad de incrementar la producción en los campos, incremento que se realiza por medio de un sistema artificial de exploración denominado bombeo neumático, en el cual los requerimientos de gas con bajo contenido de H2S y CO2 es necesario.

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Índice

Dedicatoria……………………………………………………………………………………………………….3

Presentación…………………………………………………………………………………………….….……….4

Índice…………………………………………………………………………………………………………….....5

Proceso del gas natural y condensado

Definición………………………………………………………………………………….……………..………..6

Componentes Del Gas Natural………………………………………………………………………….7

Clasificación por composición…………………………………………………………………………….……8

Gases ácidos………………………….……………………..……………….………………………9

Procesamiento del gas natural………………………………….. ………………………………………10

Transporte y almacenamiento……………………………………………………………………..….17

Recomendaciones…………………………………………….…………………………………….………….19

Usos……………………………………………..……………………………………………….………...…..20

Bibliografía………………………………………………………….……………………………………..……..20

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DEFINICION DEL GAS NATURALEl gas natural es un combustible que se obtiene de rocas porosas del interior de la corteza terrestre y se encuentra mezclado con el petróleo crudo cerca de los yacimientos. Como se trata de un gas, puede encontrarse sólo en yacimientos separados. La manera más común en que se encuentra este combustible es atrapado entre el petróleo y una capa rocosa impermeable. En condiciones de alta presión se mezcla o disuelve aceite crudo.El gas natural arrastra desde los yacimientos componentes indeseables como son: el ácido sulfhidrico (H2S), bióxido de carbono (CO2) y agua en fase gaseosa, por lo que se dice que el gas que se recibe es un gas húmedo, amargo e hidratado; amargo por los componentes ácidos que contiene, húmedo por la presencia de hidrocarburos líquidos e hidratado por la presencia de agua que arrastra desde los yacimientos.Existen diversas denominaciones que se le al gas natural y por lo general se asocia a los compuestos que forman parte de su composición. Por ejemplo cuando en el gas natural hay H2S a nivel por encima de 4 ppm por cada pie cúbico de gas se dice que es un gas “amargo” y cuando la composición desciende a menos de 4 ppm se dice que es un gas “dulce”.

CLASIFICACIÒN POR ORIGENDependiendo su origen se clasifica en:Gas asociado: Es el que se extrae junto con el petróleo y contiene grandes cantidades de hidrocarburos, como etano, propano, butano y naftas.

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Gas no asociado: Es el que se encuentra en depósitos que no contienen petróleo crudo

COMPONENTES DEL GAS NATURALNo existe una composición o mezcla que se pueda tomar para generalizar la composición del gas natural. Cada gas tiene su propia composición, de hecho dos pozos de un mismo yacimiento puede tener una composición diferente entre si. También la composición del gas varia conforme el yacimiento va siendo explotado, es por eso que se deberá hacer un análisis periódico al gas que es extraído, para adecuar los equipos de explotación a la nueva composición y evitar problemas operacionales.Cuando el gas natural es extraído de los yacimientos presenta impurezas las cuales hay que eliminar ya que pueden provocar daños al medio ambiente, corrosión en equipos o disminuir el valor comercial del gas.Normalmente se compone de hidrocarburos con muy bajo punto de ebullición.El Metano es el principal constituyente de este combustible, con un punto de ebullición de –154°C, el etano con un punto de ebullición de –89°C, puede estar presente en cantidades de hasta 10%; el propano cuyo punto de ebullición es de hasta –42°C, representa un 3%. El butano, pentano, hexano y octano también pueden estar presentes.La composición de una mezcla de gas natural puede ser expresada tanto en fracción mol, fracción volumen o fracción peso de sus componentes, aunque también puede ser expresada en porciento mol, en porciento volumen o porciento peso.

La siguiente tabla nos presenta los componentes que a menudo son encontrados en la composición del gas natural.

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CLASIFICACIÒN POR COMPOSICIÒN Gas húmedo: Contiene cantidades importante de hidrocarburos más

pesados que el metano, es el gas asociado Gas seco: Contiene cantidades menores de otro hidrocarburos, es el

gas no asociado

Gas amargo: Contiene derivados de azufre (ácido sulfhídrico, mercaptanos, sulfuros y disulfuros)

Gas dulce: Libre de derivados del azufre, se obtiene generalmente al endulzar el gas amargo utilizando solventes químicos o físicos, adsorbentes

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GASES ACIDOSAl H2S y al CO2 se les denomina gases ácidos del gas natural. En muchos campos de donde es extraído el gas natural la presencia de estos compuestos es elevada los cuales le dan la denominación de “amargo” al gas natural. El ácido sulfrídrico, también conocido como sulfuro de hidrógeno, tiene la característica de tener un desagradable olor y ser muy tóxico. Cuando es separado del gas natural mediante el proceso de endulza miento, es enviado a plantas recuperadoras de azufre en donde es vendido en forma líquida para sus diversos usos industriales (producción de pólvora o sus médicos).Por su parte el dióxido de carbono es un gas incoloro e inodoro, que a concentraciones bajas no es tóxico pero en concentraciones elevadas incrementa la frecuencia respiratoria y puede llegar a producir sofocación. Se puede licuar fácilmente por compresión, sin embargo, cuando se enfría a presión atmosférica se condensa como sólido en lugar de hacerlo como líquido.El dióxido de carbono es soluble en agua y la solución resultante puede ser ácida como resultado de la formación de ácido carbonilo, he aquí la propiedad corrosiva que el CO2 presenta en presencia de agua

PROCESAMIENTO DEL GAS NATURALSu procesamiento consiste principalmente en:

La eliminación de compuestos ácidos (H2S) y CO2) mediante el uso deTecnologías que se basan en sistemas de absorción – agotamiento utilizando un solvente selectivo. El gas alimentado se denomina “amargo”, el producto “gas dulce” y el proceso se conoce como Endulzamiento.

La recuperación de etano e hidrocarburos licuables mediante procesos criogénicos ( uso de bajas temperaturas para la generación de un líquido separable por destilación fraccionada) previo proceso de deshidratación para evitar la formación de sólidos.

Recuperación del azufre de los gases ácidos que se generan durante el proceso de endulzamiento.

Fraccionamiento de los hidrocarburos líquidos recuperados, obteniendo corrientes ricas en etano, propano, butanos y gasolina; en ocasiones también resulta conveniente separar el isobutano del n- butano para usos muy específicos.

El Gas Natural tiene que procesarse para poder cumplir con estándares de calidad

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Los estándares son especificados por las compañías de transmisión y distribución, las cuales varían dependiendo del diseño del sistema de ductos y de las necesidades del mercado que se quiere atender

RequerimientosLos estándares especifican:

El poder calorífico del gas (en México, debe ser entre 34 y 40 MJ/m3) La ausencia de partículas sólidas y agua líquida, para prevenir erosión y

corrosión de los gasoductos) Los porcentajes máximos de componentes como el H2S, N, mercaptanos y

vapor de agua Índice de Wobbe: Es la relación del poder calorífico superior con respecto a

la raíz cuadrada de la densidad relativa:

Etapa 1 Remoción de Condensados y aguaRemoción de condensados y agua líquidao Los condensados son llamados también gasolina natural, porque se

compone de hidrocarburos cuyo punto de ebullición está en el rango de la gasolina

Su composición puede ser:o H2So Mercaptanoso CO2o Alcanos (de entre 2 y 12 átomos de carbono)o Ciclohexano (C6H12)o Aromáticos (benceno, tolueno, xileno, etilbenceno)

Los condensados se envían usualmente a una refinería de petróleo y el agua desecha

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BIBLIOGRAFÍA

Etapa 2 Endulzamiento

El endulzamiento se hace con el fin de remover el H2S y el CO2 del GN, se llama así porque se remueven los olores amargos y sucios)Se llaman gases ácidos, porque en presencia de agua forman ácidosExisten varios procesos:o Tratamiento de gas con aminaso Proceso Benfieldo Unidad PSA

Los productos de éste proceso, son gas dulce húmedo y gases ácidos

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TRATAMIENTO CON AMINAS

Etapa 3 Recuperación del azufre

El gas ácido compuesto de H2S y CO2 proveniente del proceso de endulzamiento, se envía a una unidad de recuperación de azufreEn esta unidad alrededor de entre 90 y 97% del H2S contenido en el gas, es convertido en azufre elemental o en ácido sulfúricoo El proceso Claus es el más común para recuperar azufreo El proceso de contacto y el proceso WPA se utilizan para recuperar

ácido sulfúrico

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PROCESO CLAUS

Limpieza del gas de residualo El gas producto de la unidad recuperadora de azufre, contiene de un 3 a un

10% de H2So Existen varios procesos que continúan la recuperación de azufre y envían el

resto de vuelta a la unidad recuperadora de azufre:o Proceso Scoto Proceso Clauspol

Son procesos derivaos del Proceso Claus que ayudan a recuperar más azufre.

Incineradoro El gas producto de los procesos anteriores de limpieza, aún contiene entre

0.3 y 1% de H2So Se envía a una unidad incineradora para convertirlo en SO2 que es menos

contaminanteo Este incinerador es indispensable en toda planta de endulzamiento

Etapa 4 – Deshidratación y remoción de mercurioo Se remueve el vapor de agua mediante alguno de los siguientes procesos:

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Unidad de glicol – Liquido disecante que adsorbe el agua por contacto, usualmente trietilen glicol

Unidad PSA – Se utiliza un adsorbente sólido, como la zeolita que es un silicato de aluminio

Remoción de mercurio La remoción del mercurio se lleva a cabo mediante:

Carbón activado Tamiz molecular

Es un material que contiene poros pequeños de tamaño preciso y uniforme, usado como agente adsorbente, funciona como un filtro pero que opera a nivel molecular atrapando el mercurio, que es venenoso y perjudicial para las tuberías de aluminio.

Etapa 5 – Rechazo de nitrógeno Existen tres métodos básicos para remover el nitrógeno del gas natural:

Destilación criogénica Adsorción Separación por membranas

El más común es la destilación criogénica

Proceso criogénico

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Etapa 5 Recuperación de los líquidos del GN Se utiliza otra destilación criogénica, para obtener:

Etano Propano Isobutano n-Butano Pentano

Separación criogénica

ETAPAS DE PROCESAMIOENTO GN

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Etapas de procesamiento GN

Transporte y Almacenamiento Gasoductos

Económicos, respecto al transporte terrestre Principal medio de transporte en EUA y la Unión Europea Imprácticos para transporte intercontinental

Gas Natural Licuado (LNG)

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Buques tanque Opción competitiva para países fuera de las regiones geográficas

naturales

Gas Natural Licuado

El Gas Natural es licuado en plantas de licuefacción, reduciendo su temperatura a -160 °C a presión atmosférica.

Las impurezas admitidas son mucho menores que para el gas con calidad de gasoducto

Se necesitan una remoción más agresiva de agua, nitrógeno y CO2

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Proceso de Licuefacción Existen 4 procesos disponibles:

APCI, Cascada. Diseñado por ConocoPhillips Shell DMR Ciclo refrigerante de Linde

Proceso de enfriamiento El gas dulce seco con menos del 0.1% de pentanos e hidrocarburos mas

pesados, se enfría en una sección criogénica hasta -160°C, donde se licua por completo

El gas licuado producido se almacena en tanques a presión atmosférica para su transportación

Proceso Cascada

RECOMENDACIONES

GN y Medio AmbienteEl gas natural es el combustible fósil con menor impacto medioambiental, incluyendo las etapas de extracción, elaboración, transporte y consumo de uso final

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Emisiones del Gas Natural

Emisiones de CO2 40-50% menores que las del carbón 25-30% menores que las del combustóleo

Emisiones de NOX Dos veces menores que el carbón Dos veces y media menores que el combustóleo

Emisiones de SO2 150 veces menores que el diesel Entre 70 y 1500 veces menos que el carbón 2500 veces menos que el combustóleo

USOS

Principales usos:

Doméstico Para cocinar Calefacción

Industrial

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Calor para fundición (vidrio, metal) Generación de electricidad

BIOGRAFÌA

AIE “Manual de estadísticas energéticas 2007” Boyce, Meherwan P. “Handbook for cogeneration and

combined cycle power plants” Energy Technology Expert “Efficiency of CC power

plants”http://energytechnologyexpert.com/energy-efficiency/how-tocalculate-overall-thermal-efficiency-of-combined-cycle-powerplants-a-sample-ccgt-presented/

Kidnay, “Fundamentals of Natural Gas Processing”

gas natural

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