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5/27/2018 Gtl Presentacion

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Industrializacin del Gas a Lquidos GTL 2014

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INDUSTRIALIZACION DEL GAS METANO

CONVERSIN DE GAS NATURAL A LIQUIDOS

GTL

INTRODUCCIN

El gas natural es una mezcla de hidrocarburos parafnicos que incluye el metano

en mayor proporcin, y otros componentes en proporciones menores y

decrecientes. Esta mezcla contiene, generalmente impurezas tales como vapor de

agua, sulfuro de hidrogeno, dixido de carbono y otros gases inertes.

El gas natural se ubica dentro de las fuentes energticas no renovables y es

considerado como el combustible fsil menos contaminante.

La industrializacin es la accin y efecto de transformar la materia prima en

productos de valor agregado.

FORMULACIN DEL PROBLEMA

Actualmente el Estado Plurinacional de Bolivia enfrenta elevados gastos de

importacin en la subvencin de Diesel para abastecer el mercado interno, debido

a que las refineras con las que se cuentan no abastecen la demanda de diesel en

el Pas.

OBJETIVO GENERAL

Producir diesel sinttico con la implementacin de una Planta de Industrializacin

de Gas a Lquidos (GTL).

Objetivos Especficos

Realizar un estudio tcnico de las caractersticas de Gas Natural.

Produccin de Diesel ecolgico a partir del Gas Natural.

Se eliminaran alrededor de 900 mil millones de dlares anuales de

subsidios al Diesel Ol importado.


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Seguridad en el abastecimiento del mercado interno de Diesel con

produccin nacional.

JUSTIFICACIN

Dar valor agregado a la materia prima obteniendo mayores beneficios econmicos

que contribuya al desarrollo del Pas y la industria del gas natural.

Justificacin Econmica.

Reducir la subvencin econmica que realiza el Estado ,de aproximadamente, 900

MM de dlares anuales, de acuerdo a los volmenes importados de diesel. por lo

tanto es necesaria la instalacin de una Planta de Gas Natural a Lquidos (GTL).

Justificacin Social

Para la sociedad en su conjunto ser de gran beneficio utilizar lquidos a partir del

Gas Natural por ser ms limpio.


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CAPITULO I

1.- Estudio de Mercado

Caractersticas del mercado

La organizacin del mercado de combustibles en Bolivia, es un mercado con

caractersticas de Monopolio, puesto que el Estado autoriza a YPFB el control de

las actividades hidrocarburferas desde la produccin hasta la comercializacin,

mediante la Ley.

Descripcin de los productos obtenidos del proceso F-T

Los productos GTL (Gas To Liquid) son incoloros, inodoros, biodegradables yvirtualmente sin sulfuro, representan un beneficio al medio ambiente, ya que

disminuyen las emisiones de componentes contaminantes producidos por los

automotores.

Mediante la tecnologa GTL utilizando el proceso Fischer Tropsch a baja

temperatura, se obtienen los siguientes productos:

Cuadro N1 Productos obtenidos con Tecnologa GTL

Fraccin % Peso Mercado

C1C4(Gas + GLP) 5-10Alimento petroqumico

Combustibles

C5C9( Nafta) 15-20

Alimento para plantas Olefinas

Alimento para Reformado Catlitico y producir

Aromticos

C10C15 ( Queroseno) 20-30Jet Fuel

Parafinas Normales

C17C22(Diesel) 10-15 Combustible Diesel

C22+ (Ceras) 30-40Ceras

Lubricantes Sintticos


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OFERTA- DEMANDA

OFERTA:

En el cuadro se observa la oferta de diesel por parte de las refineras ubicadas en

los Departamento de Santa Cruz y Cochabamba.

Cuadro N2Produccin de Diesel de Refineras (bbl/da)

Fuente: YPFB Boletn Estadstico 2012

DEMANDA

Podemos observar las importaciones que se realizaron en el periodo 2011-2012

debido a que se tiene una demanda insatisfecha de este producto en nuestro Pas.

RefinerasAos

2011 2012Gualberto Villarroel 6.718 6.214

Guillermo Elder Bell 3.901 5.240

Oro Negro 1.099 1.089

TOTAL 11.718 12.543


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Cuadro N3Demanda de diesel (bbl/da)

Importaciones (Bbl/da)

Aos

2011 2012

13.593 13.637

Fuente: YPFB Boletn Estadstico 2012

DEMANDA QUE SE PUEDE LLEGAR A CUBRIR

Luego de haber analizado el comportamiento del mercado de los combustibles

diesel y gasolina a nivel Nacional, el cual muestra un dficit en la satisfaccin del

mercado interno, y debido a esto se realizan las importaciones, se determina que

la demanda que cubrir el proyecto ser la sustitucin de importaciones. El ahorro

que se generar al Estado en los gastos de importaciones y subvenciones ser

muy significativo.

PRECIO

Se entiende como precio el valor monetario asignado a un bien o servicio. Los

precios de mercados actuales para los combustibles son:

Diesel es 3,72 Bs el Litro

Gasolina es de 3,74 Bs el Litro.

Los precios que se le asignaran a los productos, se ajustarn a los precios de

mercados vigentes, de acuerdo a las polticas que establece el Estado.


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CAPITULO II

2.- LOCALIZACION

Para la ubicacin de la Planta de Gas a Lquidos se consideraron los siguientesfactores:

Disponibilidad de la Materia Prima.

Cercana a los mercados.

Cantidad y calidad de la mano de obra.

Servicios bsicos.

De acuerdo a estos factores se considero localizar la Planta de GTL en la Ciudad

de Villamontes perteneciente al Departamento de Tarija.

CAPITULO III

3.- ESTUDIO TECNICO

El presente proyecto est dirigido a la obtencin de diesel, a travs de la

construccin de una Planta de GTL que procesara 250 MMSCFD de gas natural

proveniente del Campo Margarita e Ita, los cuales cuentan con una reserva

actual de 2,17 TCF y 1,56 TCF respectivamente.

Para ello estimamos que el gas de Alimento de la Planta presenta la siguiente

cromatografa promedio:


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Cuadro N4Cromatografa Promedio de Entrada

COMPOSICION ALIMENTO

CO2 0,082

C1 91,985

C2 4,621

C3 2,704

i-C4 0,111

n-C4 0,200

i-C5 0,071

n-C5 0,081

C6 0,088

C7+ 0,058

TOTAL 100,000

Fuente: Elaboracin Propia

El proceso para llegar a tener nuestro combustible Diesel lo dividiremos en dos

etapas:

La primera ser el acondicionamiento de la materia prima que es el Gas

Natural que debe llegar a nuestra planta libre de agua y contaminantes.

La segunda etapa ser el proceso de Industrializacin del Gas (CH4) para

obtener como producto final Diesel, Nafta y Ceras.


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8

ir

O2

4

x

igeno

ft

rs

HClquidosde

cadenalarga

H2


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Primera etapa: Proceso de acondicionamiento de la materia prima

El objetivo principal de esta etapa es liberar al gas de los contaminantes

que este contiene desde su extraccin. Para lograr esto se deben seguir los

siguientes procesos.

Separacin

Una vez el gas es extrado de boca de pozo es llevado a un proceso de

separacin en este caso como nuestro volumen es de 250 MMPCND de

gas hemos visto conveniente el uso de cinco separadores bifsicos debido

a que el flujo proveniente del yacimiento se encuentra en dos fases, con

una capacidad de 60 MMPCD cada uno, logrando de esta manera separarel liquido del gas debido a la reduccin de presin y temperatura. La planta

se ubicara a una distancia de 500m. del pozo, y tendr una zona de

proteccin de 300 m. entre el lmite de la planta y el rea poblada ms

cercana, de acuerdo al Artculo 78 del Captulo VI del Reglamento

Ambiental del Sector Hidrocarburo (RASH)

El gas obtenido de la separacin pasa a un proceso de endulzamiento,

mientras que el lquido es enviado a los tanques de almacenamiento paradarle el tratamiento necesario de acuerdo al uso que se le quiera dar.

Gases

Lquidos


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Endulzamiento del gas

En este proceso lo que queremos lograr es remover los contaminantes tales

como H2S (cido sulfhdrico) y CO2 (bixido de carbono), que provienencon el gas recibido del proceso de separacin.

Este proceso consiste en la absorcin selectiva de los contaminantes,

mediante una solucin acuosa a base de una formulacin de amina, por ser

toxico y porque disuelto en agua es corrosivo al acero. La amina circula en

un circuito cerrado donde es regenerada para su continua utilizacin.

Utilizaremos la amina MDEA (Metil Di-Etanol Amina) por su efectividad en la

remocin de CO2, la cual es una amina terciaria (formulada) de la Empresa

INEOS Oxide.

Cuadro N5 Valores de Variables de Proceso

Variable Valor o Rango

Especificacin CO2


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DESHIDRATACION DEL GAS

Todo gas natural de produccin est totalmente saturado con agua en su

fase vapor, el cual debe cumplir segn norma GPSA (Gas Processors

Supliers Association Asociacion de Productores y Procesadores de Gas de

los Estados Unidos de Amrica) debe ser menor a 7LbH2O/MMPCN .

Para llegar a estos requerimientos existen varias opciones de proceso que

pueden ser utilizadas para llevar a cabo la deshidratacin, de las cuales

hemos optado por el uso del Tri-Etilen Glicol (TEG) que es inyectado por el

tope de la torre entrando en contacto con el flujo de gas que ingresa por la

parte inferior, absorbiendo el agua residual y de esta forma conservar las

caractersticas del producto de inters.

Posteriormente al uso de TEG se debe realizar un proceso usando tamices

moleculares esto debido a que en el producto obtenido del proceso con

TEG quedan pequeas trazas de agua.


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En sntesis este proceso se realiza para prevenir la formacin de hidratos,

cumplir con los requerimientos de venta del gas, prevenir la corrosin.

Fraccionamiento del gas

El resultado obtenido de los procesos anteriores nos dan un gas rico pero

tomando en cuenta que necesitamos Metano como materia prima, los

dems componentes pueden ser aprovechados para obtener otrosproductos tales como GLP.

Este proceso consiste en varias etapas de separacin que se logran a

travs de la destilacin. Con lo anterior se logra la separacin de cada uno

de los productos este proceso es llevado a cabo en una torre de

fraccionamiento de acuerdo al producto que se quiera obtener en muestro

caso es metano entonces el proceso se lleva a cabo en una torre

desmetanizadora.

Glicol

Glicol-Agua

Gas

T

a

m

i

z

Gas


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SEGUNDA ETAPA: PROCESO DE INDUSTRIALIZACION DEL GAS

NATURAL

PROCESO DE INDUSTRIALIZACIN DEL GAS NATURAL

La transformacion de gas en liquidos utilizando el metodo de Fischer

Tropsch es un proceso de pasos multiples, con gran consumo de energia,

que separa las moleculas de gas natural,predominantemente metano, y las

vuelve a juntar para dar lugar a moleculas mas largas.

Organizando las etapas los pasos del proceso GTL se constituye en 3

pasos genricos, donde la materia prima inicial es el metano.


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El primer paso

Requiere la entrada de oxigeno separado del aire. El oxigeno es insulfado

en un reactor para extraer los atomos de hidrogeno del metano. Esto

debido a que metano se calienta en presencia de oxgeno y se obtieno CO

(monoxido de carbono) y H2(hidrogeno). El CO y H2constituyen el gas desintesis (Syn-Gas). Este proceso cuenta con siguiente reaccion quimica.

CH4 + O2 ------------------ CO + 2H2

T = 1000 C ; P = 1400 psig y mayores

El segundo paso

Se utiliza un catalizador para recombinar el hidrgeno y monxido de

carbono mediante el proceso FT, que permite la formacin de la molcula

larga generando hidrocarburos lquidos a partir del gas metano.

nCO + (2n+1) H2 ---------- CnH(2n+2) + n(H20)

T = 240 - 280 C ; P = 450 Lpca

Proceso de Obtencin de Diesel, Nafta, Ceras


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Catalizador de Hierro (Fe) Cobalto (Co)

Tercer Paso

Los hidrocarburos de cadena larga son cargados en una unidad de craqueo,

donde se fraccionan para producir diesel, nafta y ceras.

T=7001000 C; P= 50 psig

Principales catalizadores para FT.

Los principales catalizadores utilizados son elaborados en base a Hierro,

Cobalto,Nquel y Rutenio se muestra la comparacin de las ventajas y desventajas

de los mismos.

- Catalizador de Hierro

Ventajas: - Mnima produccin de HC ligeros.

- Amplio rango de fracciones de H2/CO

- Mayor actividad.

Desventajas: - Limitado para la produccin de ceras pesadas.

-Tiende a formar carbn, desactivando el

catalizador y disminuyendo el crecimiento de la

cadena.

- Catalizador de Cobalto

Ventajas: - Mayor tiempo de vida del catalizador.

- Baja tendencia a formar carburos.-Menor costo operativo.

-Se adiciona promotores de Ru, Re y Pt.

Desventajas: - Menor tolerancia al azufre y al amoniaco que el

Hierro.


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- Rango de H2/CO reducido.

- Alto precio (230 veces ms que el Fe), por ser

soportado sobre xidos.

- Catalizador de Nquel (Ni)

Ventajas - Posee una mayor actividad que el cobalto puro.

- Menos tendencia a la produccin de carbn.

Desventajas - Forma fcilmente metal-carbonilos voltiles.

- En condiciones industriales se produce metano.

- Catalizador de Rutenio (Ru)

Ventajas - Catalizadores FT ms activos.

- Se obtienen ceras de alto peso molecular.

- Sin promotores.

Desventajas - Altsimo precio (3.105veces el Fe), lo excluye de

la aplicacin industrial.

- Limitado para estudios acadmicos por el control

de la reaccin.

De acuerdo a las caractersticas de los catalizadores se recomienda el uso del

Hierro (Fe) por su tendencia de formar cadenas ms pesadas de hidrocarburos

sintticos.

El crecimiento de la cadena se basa en la reaccin que combina el CO con el H 2

para formar ionCH2los cuales tienen 2 opciones incorporar mas hidrogeno u otroin CH2 para aumentar la cadena carbonada, de esta forma con mltiples

combinaciones de este mecanismo se forman alcanos y alquenos.

Distribucin de Productos FT.-


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La distribucin de los productos del proceso FT est en funcin de la naturaleza

del catalizador y las condiciones operativas del proceso. Los principales productos

son parafinas y olefinas.

Reactores del proceso GTL.

Existen cuatro tipos principales de reactores industriales para desarrollar las

reacciones FT, los cuales describimos a continuacin:

Reactor tubular en lecho fijo: Opera a 220-260C y 20-30 bar.

Reactor de lecho circulante: Operado a 350C y 25 bar. Produce sobretodo gasolina olefnica.

Reactor de lecho fluidizado: Este tipo de reactor es de menor tamao

pero tiene la misma capacidad de produccin que el reactor de lecho

circulante.

Reactor "slurry": Normalmente estos reactores trabajan a baja

temperatura para producir un mximo de productos de alto peso molecular.

Proceso


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La descripcin del proceso se resume en los siguientes puntos:

El gas natural se es pre-tratado para remover todo el sulfuro que presente

usando tecnologa convencional [1]. Se le aade vapor y gases reciclados,

la mezcla es precalentada antes de ingresar al proceso de CRG (pre-

reformado, empobrecimiento) [2]. Usando un catalizador de nquel, elproceso de CRG convierte los hidrocarburos pesados en metano y reforma

parcialmente la alimentacin. Antes de pasar al reformador compacto [3], se

aade vapor y se precalienta la mezcla.

El reformador compacto es un reactor tubular (mltiples tubos) en

contracorriente que mediante un catalizador de nquel produce una mezcla

de monxido de carbono e hidrogeno. El calor requerido para esta reaccin

endotrmica es producido en parte por la quema del exceso de hidrgeno

en adicin con la quema de gas.

El gas que abandona el reformador compacto es enfriado [4] produciendo

suficiente vapor para alimentar todo el proceso. El condensado en exceso

es retirado.


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El gas de sntesis seco es comprimido en un compresor centrfugo de una

etapa [5] y pasa a un separador de membrana [6] donde se retira el

hidrgeno en exceso que sirve como combustible para el proceso de

reformado compacto. El producto no permeable de la separacin es laalimentacin del siguiente proceso de conversin [7] donde el gas de

sntesis se convierte en una mezcla de parafinas y ceras mediante el uso

de un catalizador de cobalto. El gas de sntesis que no se convirti es

reciclado para el proceso de reformado compacto.

Las parafinas y ceras se convierten en crudo sinttico (Syncrude) mediante

un proceso de hidrocraqueado comn [8].

CARACTERSTICAS DE LA PRODUCCIN DE GTL

En el proceso de GTL se obtienen gasolinas, diesel, ceras sintticas y varios

productosms con procesos complementarios. Las caractersticas ms

importantes son lassiguientes:

Diesel sinttico:

a) Extremadamente puro.

b) Contenido de azufre y oxido de nitrgeno prcticamente nulo.

c) Su combustin produce poca o nula emisin de partculas.

d) Posee un alto ndice de cetano y es favorable para el motor.

Nafta:

a) Alto contenido de parafinas.

b) Bajo octanaje, esta desventaja requiere de procesos catalticos

adicionales paraaumentar el octanaje de la gasolina.

Ceras:

a) Muy puras , pueden ser usadas en la industria cosmtica.


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Otros productos derivados:

a) Luego de procesamientos adicionales se puede producir Metanol,

dimetil ter(DME), etanol, dietil ter, olefinas, xido del propileno y

de monmeros de vinilo,etc.

Comparacin entre Diesel Sintetico y Diesel Convencional

La tecnologa GTL beneficia al medio ambiente

Los productos de la combustin de los hidrocarburos lquidos es ms limpia. Son incoloros, inodoros de baja toxicidad.

Es una alternativa de recuperacin del gas que se ventea y quema.

La combustin de los productos sintticos no producen CO, xidos de S y

de N.

Tampoco partculas.

Dimensiones:

Son instalaciones muy grandes, casi colosales. Por que el proceso en stieneuna eficiencia termodinmica muy baja lo que obliga a realizar

recirculacion es para aumentar el tiempo de residencia de la materia prima,

esto aumenta el tamao de las instalaciones.

PROPIEDADDieselSinttico

DieselConvencional

Gravedad Especfica a60F

0.7716 0.8455

Gravedad API a 60F 51.9 35.86

Aromticos (%vol. total) - 28.3Poliaromticos (% vol.) - -Oleofinas (%vol.) - 1.4Saturados (%vol.) >99 70.3Cont. de azufre, % peso < 1 ppm 0.03Nmero de cetano (CN) 73.6 46.7ndice de cetano (CI) 74.1 46.6


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Cubren grandes extensiones y requieren por lo menos una alimentacin de

1,3TPC a bajo costo durante 20 aos para ser atractivas econmicamente.

La unidades de reformado tambin son grandes.

Se estn probando tecnologas para implementar plantas mspequeas.Rentech evaluaba la implementacin de dos plantas, una en

Bolivia (10000Bls/d) y otra en Indonesia (16000 Bls/d) en ao 2004.

Eficiencias y costos:

Se deben desarrollar nuevos procesos para mejorar la eficiencia del

proceso.

Las membranas cermicas para el proceso de separacin del

Oxigeno,reduciran un 25 % del costo total operativo.

Hay investigaciones en el Instituto de Tecnologa de California, para crear

un proceso de un solo paso. El proceso sera ms viable y econmico.

En la actualidad tambin se realizan investigaciones para mejorar las

eficienciascon reactores de membrana cataltica que requerirn menor

cantidad de energapara su funcionamiento.

Capacidades de produccin de una planta de GTL

Los procesos GTL actualmente en operacin convierten 286 m3 (10000 pc) de gas

en un poco mas de 0.16 m3 (1 barril) de combustible sintetico liquido

NORMAS

Los productos producidos por la planta GTL deben cumplir con las siguientes

caractersticas de acuerdo a norma boliviana para un diesel convencional.


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CONCLUSION

Las plantas de GTL requieren una inversion estimada en base a una escala de

produccion de 20.000 a 30.000 $us/Bbl de capacidad instalada para producciones

superiores a 100.000 bpd y de 35.000 a 45.000 $us/Bbl para producciones

inferiores a 100.000 bpd. Es asi que una planta de 20.000 bpd requiere una

inversion aproximada de 700 MM$, frente a 3.000 MM $us para una de

100.000Bpd.

Los proyectos de GTL que existen actualmente a nivel mundial, para ser

sostenibles, requieren obtener la materia prima a precios muy bajos, alrededor de

1 $us/MMbtu, y requieren volumenes considerables de gas natural para muy bajos

rendimientos de producto. Por ejemplo, para una Planta de GTL que procesa 250

MMPCND de gas, con la cual se produce 20.000 Bpd de donde se obtiene 16.000

bpd de diesel y 4.000 bpd de gasolina; mientras que para producir 100.000 Bpd se

necesitan 1.000MMpcd

Por lo dicho anteriormente ,considerando que actualmente se importa diesel oil

para cubrir la demanda interna, no obstante que con un proyecto de GTL (de

escala mundial ) se podria cubrir la demanda insatisfecha de este producto, en

Bolivia no estan dadas las condiciones para la implementacion de este tipo de

plantas debido al alto costo de la tecnologia GTL ,a los grandes volumenes de gas

natural requeridos, al bajo rendimiento de produccion de liquidos (diesel sintetico),

al elevado costo de produccion, al requerimiento de bajo precios de Gas Natural

poco convenientes para el pais y las regiones y a la falta de Gas Natural como

materia prima en el corto y mediano plazo.

No obstante de ello, se espera que en el mediano plazo, avancen las tecnologias y

mejoren las condiciones para viabilizar proyectos de GTL en el Pais. Asimismo, los

mercados asiatico y de la India, entre otros, muestran un comportamiento

creciente de la demanda, lo que significa un importante incentivo, en el corto

plazo, para la implementacion de esta tecnologia en el pais.

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