plantas de tratamiento de gas nagtural

5/26/2018 Plantas de Tratamiento de Gas Nagtural

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UMSA

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA PETROLERA

TRANSPORTE Y ALMACENAJE

DE HIDROCARBUROS I (PET

213)

SEMESTRE 1-2014

NOMBRE: UNIV. AGUILAR CHURA JUANCARLOS

C.I.:8346887 L.P.

FECHA DE ENTREGA: 15/04/2014

A

TRABAJO PRACTICO #3

PLANTAS DE TRATAMIENTO DE GAS NATURAL

La industria del gas natural. Es decir, el proceso desde la extraccin hasta la utilizacin, comprende unaserie de etapas, por ejemplo: Obtencin; Tratamiento, Compresin; Transporte; Almacenaje;Regulacin de las Presiones; Distribucin; Medicin y Utilizacin. Cada una estas etapas encierra unaserie de procesos, adems de una tcnica, las cuales han ido evolucionando con el crecimiento y

perfeccionamiento de la industria del gas natural. El tratamiento e industrializacin del gas natural,juegan un gran papel en el desarrollo de la industria del gas, ya que contar con procesos de altatecnologa y eficiencia de estos procesos permitir un mejor desarrollo.

TRATAMIENTO Y PROCESAMIENTO DEL GAS NATURAL

El objetivo del procesamiento del gas natural es eliminar los contaminantes, incluyendo loscomponentes corrosivos (agua y gases cidos, sobre todo el Sulfuro de Hidrgeno su carctercontaminante), los que reducen el poder calorfico, como Dixido de Carbono y Nitrgeno) y los queforman depsitos slidos a bajas temperaturas, como el agua y Dixido de Carbono, para despusseparar los hidrocarburos ms pesados que el metano, que constituyen materias primas bsicas para laindustria petroqumica.

Las etapas normales en el procesamiento del gas natural son la deshidratacin (eliminacin de agua,

usualmente con adsorbentes slidos, como almina o mallas moleculares), el endulzamiento(eliminacin del Sulfuro de Hidrgeno y Dixido de Carbono con soluciones absorbentes, y larecuperacin criognica de etano e hidrocarburos ms pesados (condensacin de estos componentes abajas temperaturas, del orden de 212F, y destilacin fraccionada de los lquidos condensados). Otrasetapas complementarias son el fraccionamiento de los hidrocarburos recuperados y la conversin delcido sulfhdrico a azufre H2S a (S) en forma lquida o slida, tambin la extraccin de los lquidos delgas natural, es un proceso de gran importancia, como lo es tambin la compresin del gas, adems deltransporte y almacenamiento. La eficiencia de todos estos proceso esta totalmente relacionado con laeficiencia del proceso de separacin gas- petrleo.


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PLANTAS DE DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL

Proceso de Deshidratacin del Gas Natural.La deshidratacin del gas natural se define como laextraccin del agua que esta asociada, con el gas natural en forma de vapor y en forma libre. Lamayora de los gases naturales, contienen cantidades de agua a la presin y temperatura los cuales son

extrados del yacimiento. En general, se puede sealar, que el contenido de agua o vapor de agua en elgas, as como el contenido de hidrocarburos condensables ante un aumento de presin o disminucinde temperatura, resultan inconvenientes para la conduccin del gas por tuberas ya que provocaraobstrucciones de importancia Es por ello que el gas natural debe ser sometido a un proceso dedeshidratacin y de extraccin de gasolina, las razones del porque se debe aplicar el proceso dedeshidratacin son:

Evitar la formacin de hidratos Satisfacer los requerimientos, para transportar gas a los centros de consumo y distribucin Evitar la congelacin del agua en los procesos criognicos Evitar la congelacin de agua durante el transporte del gas

DESHIDRATACIN POR GLICOL (ABSORCIN)

La absorcin es la tcnica ms comn de secado de gases. En sta el vapor de agua de la corrientegaseosa se absorbe en una corriente lquida de solvente. Los glicoles son los lquidos absorbedores msutilizados ya que poseen propiedades que se adaptan a los criterios de aplicacin comercial. Se puedenencontrar muchos glicoles en aplicaciones comerciales.

Los compuestos mas comunes que se usan para este proceso son:

MEG (Monoetilen glicol) DEG (Dietilen glicol) TEG (Trietilen glicol) TREG (Tetraetilen glicol)

Descripcin del procesoComo muestra la Figura de abajo, el gas natural hmedo entra primero a un separador para removerlelos hidrocarburos lquidos. Luego el gas fluye hacia el absorbedor (contactor) donde se contactamediante contracorriente y se seca con TEG. El TEG tambin absorbe compuestos orgnicos voltilesque vaporizan con el agua en el reboiler. El gas natural seco que sale del absorbedor pasa directo a unintercambiador de calor gas/glicol y luego a la tubera de transporte. El glicol hmero o rico que saledel absorbedor pasa por los tubos del acumulador donde se precaliente con el glicol seco caliente.Luego del intercambio de calor glicol/glicol, el glicol rico entra a la columna de stripping y fluye a travsdel lecho empacado hacia el reboiler. El vapor generado en el reboiler despoja el agua absorbida y loscompuestos orgnicos voltiles del glicol a media que sube por el lecho. El vapor de agua y el gasnatural desorbidos se ventean por la cabeza del stripper. El glicol seco regenerado que est caliente saledel reboiler hacia el acumulador donde se enfra debido al intercambio con el glicol rico que retorna,

luego se bombea hacia el intercambiador de calor glicol/gas y se retorna al tope del absorbedor.


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PLANTAS DE DESULFURACION (ENDULZAMIENTO)

La eliminacin del cido Sulfhdrico o Sulfuro de Hidrgeno H2S que acompaa al gas natural, y que sesepara en la destilacin atmosfrica, y que est sobre todo presente en el gas resultante de los procesosde hidrotratamiento, es indispensable para evitar emisiones de azufre durante el quemado de dichoproducto como combustible de la propia refinera.La separacin del H2S de los gases sustentado en laabsorcin en soluciones acuosas de aminas; la solucin rica en H2S se regenera por agotamiento convapor para recircularse a la absorcin, y el H2S separado se procesa en unidades donde primeramentese realiza una combustin parcial del mismo para generar una proporcin adecuada de H2S y (S02) queenseguida se hacen reaccionar en una reaccin cataltica para generar azufre elemental (S)

En la figura se observa que el gas de alimentacin cido ingresa por la parte de debajo de la torre deabsorcin, donde se encuentra con la solucin pobre de la amina, mientras que por la parte de arriba dela torre sale el gas tratado. En la grfica se observa todo el procedimiento, que hay que realizar paraobtener el gas dulce y que este dentro de la Norma de comercio.

El diagrama de flujo presentado en la figura, es un esquema de una planta de endulzamiento que utilizaaminas para retirar del gas los componentes cidos. Con el fin de hacerle seguimiento se relaciona todoel proceso con la planta de referencia, realizando una explicacin de los principales componentes demanera individual.

SEPARADOR DE ENTRADA


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Este recipiente colocado a la entrada de la planta, es la unidad encargada de separar los contaminantesque llegan con la corriente de gas, tales como hidrocarburos lquidos, agua, partculas slidas y loscompuestos qumicos que han sido agregados previamente al gas natural, los cuales suelen causarefectos nocivos.

ABSORBEDOR O CONTACTOR

El gas cido que sale del separador, entra al absorbedor por el fondo de la torre y fluye hacia arriba paraentrar en contacto con la solucin de amina que baja desde el tope de la torre. En este contacto el gascido es removido de la corriente gaseosa y transferido a la solucin. El gas tratado que sale por el topedebe salir con muy poca cantidad de componentes cidos.

El contenido de impurezas en el gas residual depender de las condiciones de diseo y de la operacindel sistema. Es importante que el operador entienda a cabalidad el funcionamiento de estas plantas,con el fin de obtener la mayor eficiencia del proceso.

La solucin que sale por el fondo del absorbedor puede contener:

Agua Amina Componentes cidos (CO2, H2S, COS, CS2, Mercaptanos, etc.) Gas natural que ha quedado en la solucin Hidrocarburos lquidos retirados de la corriente de gas Slidos y otras impurezas

La cantidad de hidrocarburos lquidos que pasa a la solucin de amina aumenta a medida que sube lapresin de operacin y/o disminuye la temperatura de contacto. Es recomendable que la solucin deamina entre a la torre con 10F por encima de la temperatura a la cual entra el gas a la torre, para evitarel arrastre de lquidos.

La cantidad de gas disuelto depender del tipo de solucin que se utilice. La MEA retiene menoscontaminantes que otras soluciones.

El fluido que sale por el fondo de la torre se conoce como: solucin rica, cida o contaminada. Lo mscomn es llamarla amina rica, debido a que se ha enriquecido de los componentes cidos. Esta solucinfluye hacia el tanque de venteo o flash tank, donde se mantiene la altura requerida utilizando un

controlador de nivel, el cual abre o cierra una vlvula para garantizar una altura de lquido constante enel fondo del absorbedor.

TANQUE DE VENTEO

Es un recipiente que se utiliza para separar el gas que se disuelve en la solucin. Este aparato se instalacuando la presin del absorbedor es mayor a 500 lpcm, y se opera a una presin de 75 lpcm. Elpropsito principal de este tanque es recuperar los hidrocarburos disueltos en la solucin

INTERCAMBIADOR DE CALOR AMINA- AMINA.

El principal objetivo de este aparato es aprovechar el calor que viene de la amina pobre que sale delregenerador. La solucin pobre que sale del rehervidor se enfra al pasar por el intercambiador de

calor, mientras que la amina rica que viene del absorbedor se calienta hasta aproximadamente190F. Se recomienda no separar el gas en la tubera, antes de entrar a la columna de regeneracin, siesto ocurre el proceso de corrosin se incrementa en grandes proporciones.

REGENERADOR

Este aparato es la columna en la cual se separa el gas cido de la solucin consta de un acumulador dereflujo, en el cual se condensa el agua que regresa al regenerador por la parte superior, y de unrehervidos, que sirve para suministrarle el calor a la torre. El principal objetivo del regenerador esremover el gas cido contenido en la solucin rica.

TANQUE DE ABASTECIMIENTO.

Este aparato se utiliza para almacenar la solucin pobre. Se recomienda tener una constanteobservacin para mantener el nivel de concentracin de amina, en vista que si la solucin trabajademasiado diluida o concentrada la planta funciona en forma ineficiente Tambin se debe de tener encuenta, que si la solucin de amina entra en contacto con el aire, esta reaccionar con el oxgeno,


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perdiendo con ello la habilidad para la remocin de los componentes cidos del gas, luego se debetener cuidado, para que no entre aire el aire o entre al tanque de abastecimiento.

BOMBA DE LA SOLUCIN POBRE.

Aqu ocurre el abastecimiento a la bomba, por lo cual se incrementa la presin de la solucin pobre detal manera que la solucin de amina pueda entrar al absorbedor, de tal forma que el proceso pueda

realizarse sin mayores problemas operacionales.RECUPERADOR O RECONCENTRADOR

Este aparato es como un rehervidor adicional, que se utiliza para regenerar la solucin. En esterecipiente la amina se evapora y regresa a la torre de regeneracin, dejando en el recuperador, losslidos y dems elementos indeseables que daan la solucin. La alimentacin del recuperador llegapor el fondo de la torre. Una concentracin de 0,5 al 5% P/P de la solucin pobre fluye por elrecuperador. El caudal es controlado por un controlador de nivel.

REGENERADOR.

El principal objetivo de este aparato es remover el gas cido contenido en la solucin rica. Por lo,general en una planta que trabaja con aminas, la torre de regeneracin contiene entre 18 y 24 bandejas,y la solucin pobre entra en el cuarto plato por debajo del tope.

FILTROS.

Este aparato tiene como objetivo filtrar las impurezas.

ENFRIADOR DE LA SOLUCIN POBRE.

Este es una especie de intercambiador de calor adicional, tal como la solucin pobre que sale delregenerador, por lo general tiene una temperatura muy alta, luego no se puede introducir de esaforma al equipo denominado absorbedor, porque disminuye la capacidad de retencin de componentescidos. En el intercambiador adicional la solucin fluye de los tubos, en donde la solucin se enfrahasta 10F por encima de la temperatura de entrada del gas al absorbedor. En la figura 10 se presenta undiagrama de flujo de un proceso de endulzamiento con la amina Terciaria MDEA. Como se sabe estaamina es selectiva hacia el Sulfuro de Hidrgeno, ya que la reaccin con el Dixido de Carbono es muy

lenta, y por lo tanto prcticamente no hay reaccin con este componente.En la figura se observa que el gas de alimentacin cido ingresa por la parte de debajo de la torre deabsorcin, donde se encuentra con la solucin pobre de la amina, mientras que por la parte de arriba dela torre sale el gas tratado. En la grfica se observa todo el procedimiento, que hay que realizar paraobtener el gas dulce y que este dentro de la Norma de comercio.

PLANTA DE ABSORCION DEL GAS NATURAL

Estos procesos se caracterizan por su capacidad de absorber de manera preferencial, diferentescomponentes cidos de la corriente de hidrocarburos. En estos procesos el calor de reaccin es menorque el calor de reaccin con solventes qumicos. Aqu el proceso tiene mayor efectividad, cuando se

trabaja con una alta presin parcial del gas cido y bajas temperaturas. Si el solvente fsico se utilizapara la remocin del (C02), la regeneracin del solvente puede realizarse simplemente por reduccin dela presin de operacin. La mayora de los solventes comerciales que se utilizan no son corrosivos ypueden deshidratar gas en forma simultnea


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La figura muestra el esquema del proceso de absorcin en el cual el gas se pone en contacto encontracorriente con un aceite liviano a travs de una torre absorbedora. El contacto en la torre puede

ser a travs de platos o de un empaque. El gas debe entrar a la torre fro para que se presente una mejorremocin de los componentes de inters. El aceite usado para hacer la remocin entra a la torre por laparte superior y se conoce como aceite pobre; cuando sale de la torre, por la parte inferior, lleva loscomponentes removidos al gas y se conoce como aceite rico. El gas que sale de la torre absorbedora esbsicamente metano y se conoce como gas residual. El aceite rico que sale de la absorbedora pasa auna columna de estabilizacin que en este caso, libera al aceite rico del etano y el metano que no pudosalir en la absorbedora; en este caso no se pretende obtener etano. Cuando se necesita etano, el aceiterico pasa a una desmetanizadora y el fluido que sale de esta pasa a una desetanizadora. El reflujo en ladesentanizadora es para mejorar la separacin de metano y etano.

El lquido que sale de la desetanizadora pasa a otra columna estabilizadora conocida comofraccionadora, en la cual el propano, butano y componentes ms pesados removidos al gas en la

absorbedora son separados del aceite de absorcin y salen como vapores por el tope de la columna, y ellquido, que es bsicamente el aceite pobre, sale por la parte inferior y se recircula a la absorbedora paracontinuar con el proceso.

Los gases que salen de la fraccionadora se condensan y parte de este condensado que se utiliza comoreflujo para mejorar la eficiencia de la fraccionadora y el resto ir para almacenamiento de productos,en caso de que no se desee hacer separacin de LPG y gasolina natural, o para fraccionamiento en casocontrario.

Tanto en la desetanizadora como en la fraccionadora hay calentamiento en la parte inferior paramejorar el proceso de estabilizacin o remocin de etano y metano en la primera y propano ycomponentes ms pesados en la segunda. El calentamiento en el fondo de la fraccionadora debe ser talque la temperatura all est prxima al punto de ebullicin del aceite pobre, para garantizar unaremocin total del propano y componentes ms pesados que este aceite removi del gas y adems que

el aceite pobre quede puro para recircularlo a la torre absorbedora.

PLANTA CRIOGENICA DEL GAS NATURAL

Se caracterizan porque el gas se enfra a temperaturas de -100 a -150 F (Temperaturas Criognicas); eneste caso se requiere que el gas despus de la deshidratacin tenga un contenido de agua de unaspocas ppm, adems se necesita que el gas se pueda despresurizar para poderlo enfriar. Las plantascriognicas son la de mayor rendimiento en lquidos recobrados, son ms fciles de operar y mscompactas aunque un poco ms costosas que las de refrigeracin (1). La seleccin de una plantacriognica se recomienda cuando se presenta una o ms de las siguientes condiciones.

Disponibilidad de cada de presin en la mezcla gaseosa Gas pobre. Se requiere un recobro alto de etano (mayor del 30%).


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Poca disponibilidad de espacio. Flexibilidad de operacin (es decir fcilmente adaptable a variaciones amplias en presin y

productos).

Como el gas se somete a cada de presin, el gas residual debe ser recomprimido y por esta razn laexpansin del gas, en lugar de hacerse a travs de una vlvula, se hace a travs de un turbo expandirpara aprovechar parte de la energa liberada en la expansin.

La figura es el esquema de un proceso criognico para remocin de lquidos de un gas.

El gas inicialmente se hace pasar por un separador de alta presin para eliminar los lquidos (agua ycondensados). Luego se pasa por una unidad de deshidratacin para bajarle el contenido de agua avalores de ppm; por esto la unidad de deshidratacin debe ser de adsorcin y el disecante del tipomallas moleculares.

De la unidad de deshidratacin el gas intercambia calor con el gas que sale de las desmetanizadora aaproximadamente -150 F y luego pasa a un separador de baja temperatura. De este separador ellquido y el gas salen aproximadamente a -90 F y el lquido entra a la desmetanizadora por un puntodonde la temperatura de esta sea aproximadamente -90 F. El gas que sale de este separador pasa porel turbo expandir donde la presin cae a unos 225 IPC y la temperatura cae a -150 F y a esascondiciones entra a la desmetanizadora.

En la desmetanizadora la temperatura vara desde uno 40 F en el fondo, donde hay una zona decalentamiento, y -150 F en el tope.

El gas que sale del tope a -150 F y 225 LPC intercambia calor con el gas que sale de la unidad dedeshidratacin y luego pasa a un compresor que es activado por el turbo expandir, aprovechando partede la energa cedida por la expansin del gas, y luego otro compresor termina de comprimir el gas parallevarlo a la presin requerida.

Como el gas se calienta por la compresin al salir del ltimo compresor, parte de este gas se usa paramantener el fondo de la desmetanizadora a 40 F y el resto se hace pasar por un enfriador para llevarlo


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a la temperatura adecuada. Todo este es el gas residual, que en su composicin es bsicamentemetano.

El lquido que sale de la desmetanizadora son los componentes pesados del gas y se enva aalmacenamiento, o a fraccionamiento para obtener C2, C3 y C4 (o LPG) y NGL

PLANTAS DE PROCESAMIENTO Y TRATAMIENTO DE GAS NATURAL EN BOLIVIA

Planta Carrasco

La planta Carrasco est ubicada en la provincia Carrasco del departamento de Cochabamba, a230 kilmetros de Santa Cruz.

El procesamiento del gas en esta planta consta de un sistema de separacin primaria, endulzamientocon aminas (remocin de CO2), deshidratacin del gas con trietilen glicol y tamices moleculares y unsistema criognico de recuperacin de lquidos del gas con turbo expansor. Cuenta con sistemas decompresin de gas residual y todos los servicios auxiliares y perifricos requeridos para la produccinsegura

Planta Kanata

La planta Kanata, est ubicada prcticamente al lado de la Planta Carrasco.

El procesamiento del gas en esta planta consta de un sistema de separacin primaria, deshidratacindel gas a travs de tamices moleculares y un sistema criognico de recuperacin de lquidos del gas conturbo expansor. Cuenta con sistemas de compresin de gas residual y todos los servicios auxiliaresy perifricos requeridos

Planta Vuelta Grande

La Planta Vuelta Grande est ubicada en la provincia Luis Calvo del departamento de Chuquisaca.

El procesamiento del gas en esta planta consta de un sistema de separacin primaria, deshidratacindel gas con trietilen glicol y tamices moleculares y un sistema criognico de recuperacin de lquidos delgas con turbo expansor. Cuenta con sistemas de compresin de gas residual por turbinas y todos los

servicios auxiliares y perifricos requeridos para la produccin segura.Tambin mencionar que en Bolivia se invirti en la construccin de nuevas plantas de procesos ytratamiento de gas natural en.

La planta de absorcin en la localidad de Ro Grande que es propiedad de YPFB Andina, estaplanta fue diseada para procesar 5,1 MMmcd de gas natural y extraer propano, butano. Todaesta recuperacin se viene efectuando a travs de un proceso que consiste en enfriar el gas yabsorber los productos mencionados con un aceite pobre

Planta de procesamiento de gas natural del proyecto Ita que esta construida al lado delCampo San Alberto

La planta criognica en el Campo Paloma Planta de gas San Antonio que es una planta de procesamiento de gas natural de 13.4

MMSMCD (473 MMSCFD) para control de punto de roco y endulzamiento Planta de Absorcin Ro Grande

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