Sistema híbrido: una solución emergente para el tratamiento de los gases sulfurosos

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Sistema híbrido: una solución emergente para el tratamiento de los gases sulfurosos

Siddharth Parekh, Schlumberger

Copyright 2020, Conferencia Internacional de Tecnología del Petróleo

Este documento fue preparado para su presentación en la Conferencia Internacional de Tecnología del Petróleo celebrada en Dhahran, Arabia Saudí, del 13 al 15 de enero de 2020.

Esta ponencia fue seleccionada para su presentación por un Comité de Programa de la IPTC tras la revisión de la información contenida en un resumen presentado por el/los autor/es. El contenido de la ponencia, tal y como se presenta, no ha sido revisado por la Conferencia Internacional de Tecnología del Petróleo y está sujeto a correcciones por parte del autor o autores. El material, tal y como se presenta, no refleja necesariamente la posición de la Conferencia Internacional de Tecnología del Petróleo, sus directivos o miembros. Los trabajos presentados en la IPTC están sujetos a la revisión de la publicación por parte de los Comités de la Sociedad Patrocinadora de la IPTC. Se prohíbe la reproducción electrónica, la distribución o el almacenamiento de cualquier parte de esta ponencia con fines comerciales sin el consentimiento escrito de la Conferencia Internacional de Tecnología del Petróleo. La autorización para la reproducción impresa se limita a un resumen de no más de 300 palabras; las ilustraciones no pueden ser copiadas. El resumen debe contener un reconocimiento visible de dónde y quién presentó la ponencia. Escriba al bibliotecario, IPTC, P.O. Box 833836, Richardson, TX 75083-3836, U.S.A., fax +1-972-952-9435.

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Resumen

Llevar la economía del proyecto a un terreno positivo es un reto para todos los proyectos, pero especialmente para las reservas de gas natural agrias o ultraagrias, no convencionales y remotas. La aplicación de tecnologías convencionales conlleva importantes inversiones de capital y gastos de explotación, y la complejidad de las operaciones puede hacer que los proyectos sean económicamente inviables durante la fase de FEED. Para mejorar la economía y el potencial de estos proyectos, es esencial cambiar nuestro enfoque hacia soluciones más innovadoras.

Existen múltiples métodos para tratar el gas natural que contiene altas cantidades de gases ácidos. Se pueden clasificar a grandes rasgos en absorción (disolventes químicos y físicos), adsorción, membranas y destilación criogénica.

El método tradicional de tratamiento de gases ácidos utiliza sistemas basados en disolventes de aminas para alcanzar el contenido deseado de gas ácido (CO2 y H2 S) en el gas tratado. Hace más de tres décadas, se hizo viable un método de tratamiento alternativo que utiliza un sistema de membranas. Desde entonces, los sistemas de membranas se han convertido en la opción preferida para la eliminación de gases ácidos a granel. La combinación de tecnologías basadas en membranas y disolventes amínicos y la optimización del sistema integrado ofrecen una alternativa económicamente atractiva para el tratamiento del gas ácido. La combinación de tecnologías de eliminación de gases ácidos se denomina tratamiento híbrido de gases ácidos.

Este documento demostrará un enfoque más rentable utilizando la combinación de sistemas de membranas para la eliminación de gases ácidos y tecnologías convencionales basadas en disolventes. Con esta combinación, los sistemas de membrana realizan una separación masiva de los gases ácidos y reducen la carga de gas ácido en la corriente de alimentación que entra en el sistema de aminas. Un sistema de aminas eliminará aún más el gas ácido para cumplir las especificaciones del producto final.

Se tratará un estudio de caso sobre el despliegue del sistema híbrido para un proyecto de recuperación mejorada de petróleo. Se explicará el análisis técnico-comercial comparativo entre el sistema híbrido y el basado en disolventes amínicos, utilizando un ejemplo para una planta de tratamiento de gas ácido. Junto con las características y la configuración más destacadas de los sistemas de membrana, se presentarán las ventajas y desventajas de los sistemas basados en membranas y en disolventes amínicos para evaluar el diseño del sistema híbrido.

Los procesadores de gas han adoptado las tecnologías de la Industria 4.0, como los dispositivos que utilizan un internet industrial de las cosas (IIoT) y la computación en el borde y en la nube, mejorando la economía del sistema híbrido. Estas tecnologías permiten realizar análisis computacionales casi en tiempo real y obtener información derivada de los datos operativos, que se introducen en los simuladores de procesos dinámicos. La capacidad total de la red -limitada por el rendimiento de la membrana y

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limitado por los KPIs definidos - se evalúa dinámicamente, lo que permite ajustar la configuración del diseño del proceso en función de cualquier cambio en los parámetros de funcionamiento y en los KPIs de salida requeridos, como una mayor recuperación de líquidos de gas natural (NGL), un gas tratado de mayor pureza y una mayor recuperación de gas ácido. Las herramientas digitales proporcionan información para impulsar la optimización de los ingresos regulares de las operaciones, protegiendo al mismo tiempo la integridad del proceso. En resumen, el sistema híbrido presenta ventajas económicas sustanciales en comparación con el enfoque convencional basado únicamente en disolventes amínicos. El sistema, si se diseña, diseña y opera de forma óptima, puede aprovechar las ventajas de ambas tecnologías y minimizar sus limitaciones. Los avances en las soluciones digitales complementarias permiten que los conocimientos de los expertos en la materia y las lecciones aprendidas a lo largo de años de experiencia en diseño y funcionamiento se integren perfectamente en las operaciones para garantizar la integridad, la fiabilidad y la

coherencia del proceso a los nuevos despliegues.

Introducción

Con el fin de satisfacer la creciente demanda mundial de energía, en los últimos años el desarrollo de yacimientos de gas no convencional y ácido se ha convertido en un foco de atención más agudo que nunca. Según la EIA, el 40% de las reservas mundiales son de gases ácidos y agrios, y el perfil general de la Fig. 1 muestra las reservas con alto contenido de gases ácidos: dióxido de carbono (CO2 ) y sulfuro de hidrógeno (H2 S).

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Figura 1-Perfil mundial de los gases ácidos3

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