PLANTAS DE TRATAMIENTOS DE GAS

TEMA III

PLANTAS DE TRATAMIENTOS DE GAS

Fundamentos de procesamiento de gas natural. Fluidos. Calor. Combustión. Componentes del gas natural, Proceso de una planta de gas, Deshidratación del gas, Hidratos, Condiciones para la formación de hidratos, Métodos para prevenir la formación de hidratos, . Sistema de refrigeración.. Enfriadores (chillers). Posibles problemas en los sistemas de refrigeración, Proceso de adsorción,Absorcion y Fraccionamiento, Tipos de fraccionadores, Tipos de equipamiento de transferencia de calor, Endulzamiento del gas.

3.1 FUNDAMENTACION

El tratamiento de gas está fundamentalmente adecuado a sus necesidades de utilización ó transporte.

En consecuencia dicho tratamiento será el más ajustado, por razones económicas de diseño, a la real utilización del mismo.

En plantas de acondicionamiento del Punto de Rocío (Dew Point), las cuales como su nombre lo

Indica solamente acondicionan el gas para su transporte y uso, evitando inconvenientes de hidratos, los sistemas más conocidos son LTE y LTS.

Plantas de este tipo, en general procesan el gas relacionado con la producción de petróleo. Por

lo común, este gas asociado (solución) contiene una cantidad mayor de hidrocarburos recuperables por MCF (miles de pies cúbicos) que los gases no asociados.

Los dos tipos más generalizados son:

LTE: (Low Temperature Expansion). Como su nombre lo indica realiza un expansión Joule Thompson a baja temperatura. Es iso-entálpica.

LTS: (Low Temperature Separator). Este sistema iso-entrópico, realiza una separación a baja

temperatura, mediante el uso de circuitos de refrigeración.

En ambos casos los productos recuperados pueden fraccionarse en la planta o bien pueden

abandonarlas como una mezcla de líquido individual para ser separada en otro lugar.

Por lo tanto el tratamiento en Plantas de gas consiste en la combinación de los procesos básicos donde se condiciona las fases a requerimiento del Proceso o Comercialización posterior; sumados a los necesarios para la obtención de otros productos.

Los procesos específicos a partir de los básicos ya realizados, pueden obtener productos libres de gases contaminantes, en condiciones de Poder Calorífico requeridas, y/o el fraccionamiento de algunos productos como pueden ser los licuables Propano y Butano, como describe el esquema siguiente.

Se requiere entonces para esta tarea, contar con el equipamiento necesario para realizar intercambios de calor, enfriamiento, fraccionamiento y para contactar y separar las corrientes a medida que son procesadas.

3.2.- FLUIDOS.-

Donde quiera que ocurra un problema en cualquier parte del proceso, este debe ser referido a las leyes y propiedades de los fluidos. Cada fluido tiene propiedades que lo distingue, lo hace diferentes de otros fluidos en una situación dada. Algunas propiedades en las que difieren los fluidos uno de otros son:

• Temperatura . Punto de ebullición

• Presión . Punto de congelamiento

• Gravedad . Punto de hidratación

• Miscibilidad . Capacidad calorífica

• Solubilidad . Inflamabilidad

• Fase . Composición

• Presión de vapor

En la industria del procesamiento de gas, la temperatura debe estar expresada en grados Farennheit. Cada fluido tiene una propiedad llamada temperatura crítica. Si un fluido está a una temperatura más grande que su temperatura critica, entonces la fase del fluido, esto es, si el fluido es un gas o líquido, dependerá de su presión.

El hecho importante que recordar es que cada fluido tiene muchas partículas pequeñas-moléculas. Los ingenieros de proceso usan moléculas en los cálculos de diseño de una planta de procesamiento de gas.

Cada fluido tiene una propiedad llamada presión crítica. Dicha presión es importante en el procesamiento del gas porque una mezcla liquida no puede ser separada si la presión esta encima de la presión critica de la mezcla o de los fluidos a separar.

Otra propiedad de un fluido es la gravedad. La gravedad es el peso de un hidrocarburo líquido, tal como el propano, gasolina, o petróleo, es medida habitualmente en grados API. Para líquidos más livianos, corresponde grados API más altos. La gravedad especifica se refiere a la densidad, esto es, un peso de fluido por unidad de volumen de un fluido a la densidad de otro. Los líquidos generalmente están referidos al agua y los gases al aire.

3.3.- CALOR

Los estados de la materia son: Solido, líquido y gaseoso. Estas tres fases de la materia no son permanentes, sino dependen del monto de energía calórica, contenida en un monto dado de sustancia.

La unidad para medir el calor es el BTU ( British termal Unit ), se define como la cantidad de calor que puede incrementar la temperatura de una libra de agua en un grado F°.

El calor que cambia la temperatura de un fluido sin cambiar su fase, se llama calor sensible. La capacidad de calor sensible de un fluido es una medida de su habilidad para quitar o aumentar su calor sin cambio de fase.

El calor que cambia la fase de un fluido se llama calor latente. Si se añede calor a un liquido hirviendo, de modo que pueda obtener mas vapor, luego el calor añadido es el calor latente. Si se puede quitar calor de un vapor condensado de modo que se pueda obtener más líquido, se está removiendo su calor latente.

3.4.- COMBUSTION

La combustión es el acto o proceso de quemado. La combustión se aprovecha en calentadores a fuego hervidores, turbinas de gas y motores de combustión interna. La combustión es perjudicial cuando corre un fuego indeceado. Los tres requerimientos esenciales para la combustión son:

• Sumistro de oxigeno

• Combustible y

• Energia calórica o ignición

En u n calentador a fuego y en un caldero, la principal variable para el control de combustión es la cantidad de suministro de aire excesivo a los quemadores. Es por esto que las dos mayores pérdidas de calor son la combustión incompleta y la perdida de gas seco. Estas son controladas por las cantidades relativas de combustible y aire mesclado para combustión.

Combustible incompleta es aquella en la que el combustible no se quema completamente. Esta pérdida de gas combustible puede controlarse aumentando la cantidad de aire en exceso.

La combustible incompleta se indica por un análisis de gas de chimenea que muestra un contenido de oxigeno de 2.5% o menos. Un gas de chimenea que contiene 2.5% de oxigeno es equivalente aproximadamente a un 15% de exceso de aire.

3.5.- COMPONENTES DE GAS NATURAL

El componente predominante del gas natural es el metano con cantidades más pequeñas de otros hidrocarburos. La siguiente tabla brinda ejemplos de algunos pocos componentes comunes del gas natural y su fase y uso luego del Tratamiento.

Los pentanos y los hexanos se muestran en la tabla como componentes de condensado. El condensado también incluye líquidos más pesados que el hexano. Los butanos también pueden

estar presentes en el condensado.

El gas entonces, tanto proveniente de producción asociada con petróleo como el producido por

pozos gasíferos, no debe ser utilizado como combustible sin previamente extraerle los hidrocarburos pesados (líquidos), debido a que el gas se encuentra saturado en agua y contiene además otros hidrocarburos líquidos que lo convierten en un flujo bifásico con la posterior interferencia tanto en el transporte como en su utilización.

El gas natural de pozos gasíferos tal como se lo recibe en la separación, es una mezcla de hidrocarburos de diferentes encadenamientos cuyo principal componente es el metano (80 al 90%) y el resto puede llegar a tener componentes hasta del orden de C8. Además es probable que se encuentre saturado en agua. Para mayor claridad se puede decir que el gas obtenido puede no tener ningún líquido bajo ciertas condiciones de presión y temperatura y ese mismo gas, dentro de las líneas de consumo en la operación, puede contener tanta cantidad de agua y/ o gasolina que presenta serias dificultades para ser usado, particularmente en áreas con inviernos muy fríos.

Lo que ocurre se explica si se considera el cambio de estado de los hidrocarburos livianos, ante variaciones de las condiciones de presión y temperatura a las que se ve sometido.

Como ejemplo gráfico, se observa claramente el comportamiento de los posibles componentes de la mezcla, a presión constante de una atmósfera, si la temperatura es considerada la variable.

Se han resaltado en rojo, los componentes que podrían cambiar de estado, ante una simple variación de la temperatura ambiente.

Se

...