103070533-glicol

ING. FERNANDO CÉSPEDES S. MBA.ING. FERNANDO CÉSPEDES S. MBA.AGOSTO-2006AGOSTO-2006

PROCESAMIENTO DEL GAS PROCESAMIENTO DEL GAS NATURALNATURAL

UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENOUNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENOFACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIAFACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA

CARRERA DE INGENIERIA PETROLERACARRERA DE INGENIERIA PETROLERA

TECNICAS PARA DESHIDRATAR EL GAS TECNICAS PARA DESHIDRATAR EL GAS NATURALNATURAL

• La deshidratación del gas natural puede hacerse con los siguientes procesos:

• 1.-Absorción, usando un liquido higroscopico como el glicol

• 2.-Adsorción, utilizando un sólido que absorbe el agua específicamente, como el tamiz molecular, gel de sílice y aluminatos

• 3.-Inyección, bombeando un liquido reductor del punto de rocío, como el metanol

• 4.-Expansión, reduciendo la presión del gas con válvulas de expansión y luego separando la fase liquida que se forma.

DESHIDRATACION DEL GAS NATURALDESHIDRATACION DEL GAS NATURAL

• La deshidratación del gas natural es el proceso de quitar el vapor de agua contenido en la corriente de gas para bajar la temperatura a la cual se condensa. Esta temperatura es el punto de roció y por ello el proceso de deshidratación se llama también acondicionamiento del punto de roció.

• Este proceso debe ejecutarse por las siguientes razones:

a) El gas se combina con agua libre, o liquida para formar hidratos sólidos, que pueden taponar las válvulas conexiones o tuberías.

DESHIDRATACION DEL GAS NATURALDESHIDRATACION DEL GAS NATURAL

b) El agua puede condensarse en las tuberías ocasionando bolsones de liquido, causando erosiones y corrosión.

c) El agua presente en el gas natural puede combinarse con el CO2 y el H2S que pudieran estar presentes, tornando corrosivo al gas.

d) El vapor de agua aumenta el volumen de gas a ser transportado

e) El vapor de agua disminuye el poder calorífico del gas.

f) Las operaciones de las plantas criogénicas o absorción refrigerada pueden verse entorpecidas por los congelamientos.

g) Los contratos de venta de gas y las especificaciones de transporte por los gasoductos fijan un contenido de agua máximo, generalmente 7 libras de agua por millón de pies cúbicos de gas.

HIDRATOSHIDRATOS

• Los hidratos son compuestos sólidos que se forman como cristales, tomando apariencia de nieve, se forman por una reacción entre el gas natural y el agua, su composición es aproximadamente un 10 % de hidrocarburos livianos ( butano, propano, etano y metano) y /o gases ácidos (CO2 y H2S) y un 90 % de agua, su gravedad específica es de 0.98 y flotan en el agua pero se hunden en los hidrocarburos líquidos .

• Las condiciones para que se formen los hidratos son: Baja temperatura ( temperaturas menores que de la formación de hidratos a la correspondiente presión de operación) , alta presión, gas con agua libre o cerca del punto de rocío.

EFECTO DEL PESO MOLECULAREFECTO DEL PESO MOLECULAR

H+I

H+W

G+I G+W

L+W

G+W

H+W

HIDRATOSHIDRATOS

• Factores que afectan a la formaciónComposición del gas, altas velocidades, pulsación

de presión, pequeños cristales, existencia de lugares apropiados, presencia de termo pozos o escamas en la tubería

Acciones para evitar su formación Modificar condiciones de presión. Llevar el punto

de roció de agua por debajo de la temperatura de operación. Introducir sustancias que bajan la temperatura de formación de hidratos. Elevar la temperatura del gas.

PUNTO DE ROCIOPUNTO DE ROCIO

• Definición.- Es la temperatura a la cual condensa la primera gota de liquido cuando a una mezcla constituida por vapor y un gas se la enfría a presión constante.

• El punto de roció en el campo se lo determina a través del método de Bureau of Mines que consiste en la medición directa mediante un instrumento que esta constituido por: una cámara de presión para contener el gas con su correspondiente válvula para controlar el pasaje del mismo, un visor de vidrio que permite mirar el interior de la cámara y un espejo sobre el cual se produce la condensación del vapor contenido en el gas, cuando el mismo se lo enfría mediante la expansión del gas propano en una cámara adyacente.

EQUIPO DE MEDICION DE PUNTO DE EQUIPO DE MEDICION DE PUNTO DE

ROCIOROCIO (BUREAU OF MINES)(BUREAU OF MINES)

PROCESO DE ABSORCIONPROCESO DE ABSORCION

• La absorción es la disolución de una parte de la fase gaseosa en una fase liquida llamada absorbente. En el caso de la deshidratación por absorción el absorbente debe reunir las condiciones de una alta afinidad para el agua, un bajo costo, estabilidad y durante la regeneración baja solubilidad con los hidrocarburos.

• La deshidratación por glicol es un proceso de absorción donde el vapor de agua se disuelve en una corriente de glicol liquido. Seguidamente este vapor de agua es extraído del glicol mediante aplicación de calor, al hervir el agua se desprende del glicol, el cual se regenera o reconcentra tornándose apto para volver a ingresar al proceso.

ELECCION DEL GLICOL PARA SU ELECCION DEL GLICOL PARA SU UTILIZACIONUTILIZACION

Los factores que influyen en la selección del glicol son: Costos, viscosidad por debajo de 100-150 cp., reducción del punto de roció, solubilidad del glicol en la fase de hidrocarburos, puntos de congelamiento de la solución agua-glicol, presión de vapor, temperaturas de las fases liquida y gaseosa en el separador de baja temperatura y relación gas/hidrocarburos líquidos.

El glicol es un alcohol dihidrico (dos grupos de hidroxilos) ávido de agua. Hay cuatro tipos de glicoles que pueden usarse con éxito en distintas operaciones.

TIPOS DE GLICOLTIPOS DE GLICOL

Etilen glicol (EG).- se usa como inhibidor de hidratos inyectando en las líneas, y pueden ser recuperado del gas por medio de separación a temperaturas por debajo de 50°F, no es apropiado para torres a causa de su equilibrio de vapor muy alto, que tiende a perder la fase de gas en la torre de contacto. Tiene la mas baja solubilidad en los condensados, pero la mas alta perdida por vaporización.

TIPOS DE GLICOLTIPOS DE GLICOL

• Dietilen glicol (DEG).- Su presión de vapor alta lleva a perdidas grandes en el contactor. Su temp. de descomposición es baja (328°F), lo cual requiere bajas temperaturas en el reconcentrador (315 a 340°F), por lo cual no se puede purificar lo suficiente para la mayoría de las aplicaciones. Se lo usa para ser inyectado en las líneas y actuar como inhibidor de formación de hidratos. Este es un proceso de corriente paralela, no tan eficiente como los procesos a contracorriente realizadas en las torres de absorción.

• Trietilen glicol (TEG).- Es el mas común, se lo reconcentra a temperaturas entre 340 y 400°F para lograr una alta pureza. En el absorbedor no debe trabajarse por encima de 120 °F por que tiende a tener altas perdidas de vapor hacia la corriente de gas. Tiene la menor perdida por vaporización pero la mayor solubilidad en los condensados.


• Tetraetilen glicol (TREG).- Es mas caro que el TEG pero tiene menos perdidas a altas temperaturas de contacto. Reconcentra entre 400 a 430 °F.

• El glicol mas usado en las plantas de tratamiento es el TEG por las siguientes razones:

• Permite su regeneración a presión atmosférica, hasta concentraciones de 98 a 99.95 % de pureza, debido a su alto punto de ebullición y de temperatura de descomposición (teórica inicial de 404°F) esto permite depresiones mayores del punto de roció del gas natural en el rango de 80 a 150 °F


• Las perdidas por vaporización son menores que el EG o el DEG

• El TEG no es demasiado viscoso por encima de 70°F

• El capital invertido y los costos de operación son menores.

• Las presiones de proceso pueden variar desde 75 a 2500 psig

• Las temperaturas del proceso pueden utilizarse desde 55 a 160 °F

PROPIEDADES DE LOS GLICOLESPROPIEDADES DE LOS GLICOLES

Peso Molecu

lar

Gravedad

especifica

Presión de

vapor mmHg

Punto de

congelamient

o °C

Calor de

vaporización Btu/lb

Punto de

ebullición 760

mmHg

Temperatura de reconcentración

°F

Etilen glicol

62.07 1.1155 0.05 -13 371 197.5 --------

Di-glicol

106.12 1.1184 0.01 -7.8 240 245.5 315–340

Tri-glicol

150.18 1.1255 0.01 -4.3 166 288 375-400

Tetra-glicol

194.23 1.1247 0.01 -6.3 161 ------ 405-430

VENTAJAS DE LOS GLICOLESVENTAJAS DE LOS GLICOLES

• Ventajas con respecto a los desecantes sólidos:a) Costos de instalación menores; una planta de

glicol para procesar 10 MMscfd cuesta 50% menos que una de desecante sólidos, una planta para procesar 50 MMscfd cuesta 33% menos si trabaja con glicol.

b) Menores caídas de presión (5 a 10 psi, en ves de 10 -50 psi para desecantes sólidos)

c) Es un proceso continuod) La preparación del glicol (y su regeneración) se

consigue rápidamente. El recargado de las torres desecantes sólidos es una operación demorada que a veces requiere la interrupción de las operaciones.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS GLICOLESGLICOLES

e) Las unidades de glicol requieren menos calor de regeneración por libra de agua removida, bajando de ese modo los costos operativos.

f) Las unidades de glicol pueden deshidratar al gas natural hasta 0.5 lb de agua/MMscfd

g) Las unidades de TEG son mas simples para operar y mantener. Pueden ser fácilmente automatizadas para operaciones no atendidas en lugares remotos.

DESVENTAJASa) Los puntos de roció al agua por debajo de -25°F

requieren gas de despojamiento y una columna de platos.

b) El glicol es susceptible a la contaminaciónc) El glicol es corrosivo cuando esta contaminado o

descompuesto.

DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA PLANTA DESHIDRATODRA CON TEGPLANTA DESHIDRATODRA CON TEG

Depurador de entrada .- es el encargado de separar los contaminantes que llegan con la corriente de gas, tales como los hidrocarburos líquidos, agua libre, partículas sólidas y los compuestos químicos que han sido agregados previamente al gas natural, los cuales suelen causar efectos nocivos.

Absorbedor o contactor.- La función del absorbedor es poner en contacto el gas húmedo con el glicol, para que el glicol pueda remover el vapor de agua del gas húmedo. Existen contactores que usan bandejas (tipo burbuja o campanas) o empaques regulares en su parte interna para efectuar el contacto directo del gas y el glicol. En cualquiera de los dos casos el contacto es en flujo inverso.

TORRE ABSORBEDORATORRE ABSORBEDORA

DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA PLANTA DESHIDRATODRA CON TEGPLANTA DESHIDRATODRA CON TEG

• Tanque de flasheo o separador de gas -condensado – glicol.- Sirve para recuperar el gas que esta disuelto en la solucion de glicol en el contactor, tambien como cualquier hidrocarburo liquido que sea transportado fuera del contactor por la solucion de glicol.El gas sale por la parte superior del recipiente y es venteado o puede ser usado para suplir el gas combustiblerequerido para el reherbidor.

• Filtros.- En los sistemas de deshidratación del gas normalmente se usan dos tipos de filtros: filtros de sólidos son de malla fina de media o cartucho usados para eliminar sólidos, partículas que pueden causar erosión de los émbolos de las bombas, sellos de los discos y válvulas, atascamiento del equipo y formación de espuma

DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA PLANTA DESHIDRATADORA CON TEGPLANTA DESHIDRATADORA CON TEG

• Filtros de carbón activado.- son usados para eliminar hidrocarburos, productos de degradación del glicol, surfactantes, químicos usados para tratamientos de pozos, aceites lubricantes de compresores.

• Bombas de glicol.- Son las únicas partes movibles de toda la unidad, retorna el glicol pobre de baja presión al contactor de alta presión, se usan de tres tipos: operación a alta presión (texsteam), operadas con liquido a alta presión (Kimray) y las impulsadas por motor eléctrico. Para unidades mas grandes de deshidratación se usan bombas de desplazamiento positivo, de cilindros múltiples. Montadas horizontalmente e impulsada por un motor eléctrico.

CARBON ACTIVADOCARBON ACTIVADO

SALIDA DE GASES

ENTRADA DE GLICOL

SALIDA DE GLICOL

PDI

ESFERAS DE SOPORTE DE 3/4”

CARBON ACTIVADO

ESFERAS DE SOPORTE ½”


• Tanque de compensación.- Es un recipiente usado para almacenar glicol regenerado para la succión de la bomba, generalmente esta construido como parte integral del rehervidor o en forma separada.

Intercambiadores de calor.- El intercambiador glicol-glicol quita el calor del glicol pobre , caliente, que retorna al absorbedor y lo entrega al glicol rico que va al destilador ahorrando energía. El intercambiador glicol-gas sirve para calentar ligeramente el gas seco que sale del absorbedor y enfriar ligeramente el glicol caliente entrante.


• Los intercambiadores de glicol en una unidad e glicol están diseñadas para:

- Suministrar el glicol pobre al absorbedor 5-15 °F mas caliente que el gas seco que deja el absorbedor. Este objetivo se logra colocando un enfriador aguas abajo del intercambiador de glicol rico-pobre.

- Mantener el tope del destilador de despojamiento a 210°F (a nivel del mar). El glicol rico ,frió, puede usarse como el refrigerante para el serpentín de reflujo.

- Controlar el precalentamiennto del glicol rico que entra al destilador despojador a un máximo.


• Columnas de destilación.- Es el recipiente localizado en la parte superior del reherbidor donde tiene lugar la destilación del glicol y agua. Las columnas destiladas están normalmente empacadas y tienen condensadores con aletas o espirales de reflujo (serpentines) en la parte superior para enfriar los vapores de glicol y parte de vapor de agua de salida, para proveer el reflujo para la columna. Este arreglo controla la condensación y reduce las perdidas de glicol. El vapor de agua que sale del tope del despojador contiene pequeñas cantidades de hidrocarburos volátiles y se lo ventea normalmente a la atmósfera.


• Reherbidor.- Es el recipiente que suministra calor para separar el glicol y el agua por simple destilación. El glicol es calentado a una temperatura entre 380 y 400°F. Para remover suficiente vapor de agua para regenerar el glicol en 98.5 -99%. Los reherbidores pueden ser de fuego directo o calentados por vapor o aceite caliente. El nivel de glicol en el reherbidor es mantenido por un vertedero de derrame. El exceso de glicol fluye hacia dentro del tanque de compensación por gravedad

DESCRIPCION DEL PROCESODESCRIPCION DEL PROCESO

• El funcionamiento de un sistema de regeneración de glicol seria el siguiente:

• El gas de entrada llega a un depurador de entrada, donde se quita las impurezas sólidas o liquidas, luego el gas entra por la parte inferior de la contactora fluye en contracorriente con el glicol pobre que desciende. El glicol pobre entra por el tope del contactor donde fluye hacia abajo de plato en plato y absorbe el agua del gas natural que va ascendiendo, el gas que sale por el tope del contactor es gas seco que pasa a través de un intercambiador de calor gas/glicol y luego se va a la línea de gas de venta.

• El glicol rico deja el absorbedor y entra a un serpentín enfriador que controla la tasa de reflujo de agua en el tope del despojador.


• Este control de temperatura asegura que el vapor de agua que deja la columna destiladora no acarree exceso de glicol. Se mejora el intercambio de calor entre el glicol rico, frió y el glicol pobre caliente utilizando dos o mas intercambiadores de calor de coraza-tubo, en serie. El aumento de calor recuperado disminuye el consumo de combustible en el reherbidor y protege de sobrecalentamiento a las bombas de circulación de glicol. El glicol rico se vaporiza en el tanque de flasheo donde se le quita el gas y cualquier hidrocarburo liquido que estuviera presente, que puede usarse como combustible, o como gas de despojamiento, se filtra el glicol antes de ser calentado en el reconcentrador.

SITEMA DE REGENERACION DE GLICOL SITEMA DE REGENERACION DE GLICOL CON TEGCON TEG

ABSORCION FISICA POR INYECCIONABSORCION FISICA POR INYECCION

• Son las llamadas Plantas de Ajustes de Punto de Roció “ Dew Point”, estas plantas permiten cumplir dos objetivos del acondicionamiento simultaneamente: La deshidratacion y el desgasolinaje.

• Básicamente el proceso consiste en provocar la condensacion del vapor de agua y de los hidrocarburos pesados mediante el enfriamiento. El glicol que se usa en este sistema es el monoetilen glicol por su doble accion como absorvente y anticongelante.

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PROCESO DE DESHIDRATACIONPROCESO DE DESHIDRATACION

• 1. Preparación y almacenamiento del glicol.• 2. Sistema de inyección de glicol a la corriente de

gas.• 3. Recuperación y Regeneración del glicol• 1. Preparación y almacenamiento del glicol.-

El glicol es preparado con agua desmineralizada en una proporción de 80% de glicol y 20% de agua, es almacenada en tanques, que poseen colchones de gas para evitar la entrada de oxigeno al sistema.

• 2. Sistema de inyección de glicol a la corriente de gas.- De los tanques de almacenamiento con una bomba se lleva hasta el regenerador de glicol en donde por efecto de temperatura transmitida por la circulación de aceite caliente se logra ajustar la relación en peso de glicol deseada 80% a 81%. Luego se comunica este reboiler con el acumulador de glicol


• Del acumulador de glicol sale y atraviesa un intercambiador de calor glicol pobre/rico para enfriar el glicol pobre y entra a la succión de una bomba alternativa, la misma descarga y efectúa la inyección de la solución de glicol pobre al intercambiador gas-gas, al intercambiador gas-líquido, y una última inyección en el intercambiador de refrigeración secundaria (Chiller). En estos tres puntos se produce la absorción del vapor de agua de la corriente de gas, el glicol rico se junta en un separador frío (separador de baja temperatura), luego es enviado al sistema de estabilización (separador flash de condensado).


• Luego de circular por los filtros, la solución pasa a través del intercambiador de Glicol Rico/Pobre el cual adiciona calor antes de entrar a la sección de empaque de la columna de destilación, este intercambiador es calentado con la solución pobre proveniente del acumulador de glicol En la torre de destilación el exceso de agua es separada de la solución de glicol rico, mediante evaporación. La solución de glicol fluye hacia el reboiler de glicol donde se recalienta, calor provisto por la circulación de aceite caliente a través de un tubo que atraviesa al intercambiador sumergido en solución de glicol. Obteniendo así la regeneración del glicol o solución de glicol pobre. Una vez el fluido se precipita hacia el acumulador de glicol este se encuentra preparado para iniciar nuevamente el ciclo de inyección al sistema.

CHILLERCHILLER

• Es un intercambiador de calor con tubos en “U”, donde el refrigerante fluye por el lado del casco.

• La sumergencia de los tubos es de gran importancia porque esto determina el rendimiento del proceso.

• El líquido entra al Chiller a una temperatura que está entre 37 y 43 °F (3 y 6 °C) por debajo de la temperatura a la que se debe enfriar el fluido que está en el lado de los tubos.

• Al intercambiar calor, el refrigerante se calienta y empieza a vaporizar, bajando el ingreso de más refrigerante. El vapor que sale del Chiller va a un compresor.

CIRCUITO DE PROPANO SIN CIRCUITO DE PROPANO SIN ECONOMIZADORECONOMIZADOR

CIRCUITO DE PROPANO CON CIRCUITO DE PROPANO CON ECONOMIZADORECONOMIZADOR


• 3. Recuperación y Regeneración del glicol.- La solución de glicol rica que sale del separador flash de condensado fluye a través del serpentín de la columna de destilación. Luego este flujo es pre-calentando, por el calor provisto por el glicol pobre proveniente del acumulador de glicol, pasa a través de un intercambiador de glicol antes de ser recepcionado en el tanque de flasheo de glicol donde debido al aumento de temperatura y baja presión los gases disueltos en el glicol son desprendidos y los hidrocarburos líquidos arrastrados en la solución pueden ser decantados hacia el sistema de recolección. Luego pasa a través de filtros de sólidos y carbón activado para eliminar las impurezas e hidrocarburos del sistema.

• CONDENSADOR• Es un intercambiador de calor donde el

refrigerante va por el lado del casco y es enfriado con agua fría o puede ser un enfriador de aire, para luego volver al acumulador en fase líquida.

• ECONOMIZADOR• Es un separador que es empleado a veces,

asumiendo dos etapas de compresión. Este es ubicado entre el acumulador y el Chiller y separa el gas del líquido. El gas frío es enviado a la Inter. – etapa del compresor, economizando la potencia del compresor y también permite obtener mayor cantidad de líquido refrigerante que entre al Chiller para evitar la falta de sumergencia.

SISTEMA DE REGENERACION DE GLICOLSISTEMA DE REGENERACION DE GLICOL

INYECCION DE GLICOLINYECCION DE GLICOL

SISTEMA DE ESTABILIZACIONSISTEMA DE ESTABILIZACION

DESHIDRATACION POR ADSORCION CON DESHIDRATACION POR ADSORCION CON SÓLIDOSSÓLIDOS

• El proceso de adsorcion es una forma de adhesión entre una superficie sólida y el vapor del liquido que aparece con una capa muy delgada y se sostiene merced a la atracción entre los materiales y las características particulares de los mismos. La cantidad de liquido adsorbido en este caso agua, varia con la naturaleza y el área superficial del desecante usado. También se cree que la adhesión del agua a la superficie sólida esta suplementada por condensación capilar, o sea que aparte del agua se condensa y es retenida en los canales capilares en el interior del desecante.

• Cuando el gas contacta las partículas sólidas del desecante el agua es adsorbida hasta que se alcanza un equilibrio que esta descrito en tres variables : temperatura de contacto, contenido de agua del desecante, o capacidad estática (peso de agua/peso de desecante seco), y contenido de agua del gas (presión parcial del agua o punto de roció del agua )

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PROCESO DE ADSORCIONPROCESO DE ADSORCION

• Ventajas• Alcanzan puntos de rocío muy bajos requeridos

para plantas criogénicas.• Se adaptan a cambios muy grandes en las tasas

de flujo.• Son menos susceptible a la corrosión o al

espumamiento• Desventajas• Los costos iniciales de instalaciones son mucho

mayores a la de una unidad de glicol• Es un proceso de bacheo. Tiene caídas de presión

altas a través del sistema• Los desecantes pueden envenenarse con líquidos

u otras impurezas del gas.

DESVENTAJAS Y TIPOS DE DESECANTES DESVENTAJAS Y TIPOS DE DESECANTES USADOS EN EL SISTEMA DE ADSORCIONUSADOS EN EL SISTEMA DE ADSORCION

• Altos requerimientos de espacio y peso• Altos requerimientos de calor de regeneración y

altos costos de utilidades.DesecantesLos adsorbentes mas comúnmente usados para

secar fluidos de petróleo son: silica gel, bolitas de silica gel, alumina activada, tamices moleculares.

Geles de sílice.- La silica gel es un material duro, áspero, con buenas características de resistencia a la atrición (desgaste por fricción), y esta disponible comercialmente en forma de polvo, gránulos o esferas de varios tamaños.

TIPOS DE DESCANTES USADOS EN EL TIPOS DE DESCANTES USADOS EN EL SISTEMA DE ADSORCIONSISTEMA DE ADSORCION

• Bolitas de silica gel.- La capacidad de adsorcion es la misma que la de la silica gel común, solo que la densidad bruta y la capacidad por unidad de volumen es mayor.

• Alumina activada.- Es una alumina parcialmente hidratada, poros, amorfa.

• Tamices moleculares.- Son zeolitas, cristalinas o aluminio-silicatos que tienen una estructura uniforme tridimensional interconectada de tetraedros de sílice y de aluminio Estos cristales de zeolita sintética se fabrican para que contengan cavidades de interconexión de tamaño uniforme, separados por poros o aberturas estrechas igualmente uniformes.

SELECCIÓN DEL DESECANTESELECCIÓN DEL DESECANTE

• La selección se basa en lo económico y en las condiciones del proceso. Muchas veces los desecantes son intercambiables y el equipo diseñado para un producto puede ser efectivamente operado con otro.

• La selección del desecante debe ser hecha sobre la base de las siguientes consideraciones:

a) Presión, temperatura y composición del gas de entrada

b) Punto de rocío al agua requerida a la salida.c) Requerimientos de recuperación de Hcbs..d) Costo de capital y de operación.

DESCRIPCION DEL PROCESO Y DESCRIPCION DEL PROCESO Y RESPECTIVOS EQUIPAMIENTOSRESPECTIVOS EQUIPAMIENTOS

• Si el secado del gas debe ser hecho en una operación continua es necesario tener lechos de desecantes múltiples, ya que estos operan en una forma cíclica. Hay tres ciclos que se ejecutan alternadamente en cada deshidratador. Hay un ciclo de adsorcion, o deshidratado , un ciclo de calor o regeneración del lecho y un ciclo de enfriamiento del mismo. Los componentes típicos de una unidad de desecante sólido son:

a) Separador de gas de entradab) Dos o mas contactores de adsorcion llenos con

desecante sólido.

EQUIPOS DEL SISTEMA DE ADSORCIONEQUIPOS DEL SISTEMA DE ADSORCION

c) Un calentador de alta temperatura para proveer el gas caliente de regeneración par reactivar el desecante en las torres.

d) Un enfriador del gas de regeneración para condensar el agua del gas de regeneración.

e) Un separador del gas de regeneración para quitar el agua que se ha condensado del gas de regeneración

f) Tuberías, distribuidores, válvulas conmutadoras y controles para dirigir y controlar el flujo de los gases de acuerdo a los requerimientos del proceso.


• Torre adsorbedora.- Es un recipiente cilíndrico con dos distribuidores de las corrientes de gas en ambos extremos, soportes para el lecho colocados en su parte inferior, una carga de adsorbente, conexiones para la remoción del mismo y un muestreador. El soporte del lecho debe soportar tanto el peso muerto del desecante, como la carga viva de la presión fluyente . Puede ser una malla de acero inoxidable, con aberturas de malla menores que las partículas del desecante, soportada horizontalmente sobre vigas y anillos soldados.

El gas se introduce en la parte superior de la torre en forma radial y baja velocidad puede usarse una tubería ranurada tipo criba, o un tipo canasto perforado. Se recomienda proteger la parte superior de la camada de desecante colocando una capa de 4 a 6 pulgadas de bolas de1/2” a 2” de diametro.


• En el ciclo de adsorcion el gas húmedo de entrada fluye hacia abajo a través de la torre. Los componentes a ser retirados son adsorbidos a tasas que dependen de su naturaleza química, el tamaño de las moléculas y el tamaño de poros del adsorbente . Las moléculas de agua se adsorben primero en las camadas superiores del lecho. Los gases hidrocarbonados secos se adsorben a través del lecho. A medida que las capas superiores del desecante se saturan con agua, el agua en la corriente de gas húmedo comienza a desplazar los hidrocarburos previamente adsorbidos en las camadas mas bajas. Los hidrocarburos líquidos también serán adsorbidos, y llenaran espacios porosos que, de otro modo, estarían disponibles para moléculas de agua.


• Calentadores de Regeneración.- En cualquier tiempo dado, al menos una de las torres debe estar adsorbiendo mientras las otras torres están siendo calentadas o enfriadas para regenerar el desecante. Cuando una torre se la conmuta el ciclo de regeneración algo del gas húmedo, es decir una pequeña parte de la corriente del gas de entrada (5 a 10 %) es desviada y se calienta temperaturas entre 450 y 600 °F, en el calentador de alta temperatura.

• El gas calentado que sale del regenerador se dirige luego a la torre para quitar el agua previamente adsorbida, al calentar la torre, el agua capturada en los poros del desecante se convierte en vapor y es adsorbida por el gas natural caliente que esta pasando.


• Este gas que fluye de abajo hacia arriba deja el tope de la torre y se lo enfría a fin de condensar el agua que ha arrastrado, este enfriador de regeneración trabaja con aire , agua o gas natural, pero generalmente se usa aire para enfriar la corriente de regeneración, dentro de 15 a 20 °F con respecto a la temperatura del aire. El agua condensada en el enfriador se separa en el separador de gas de regeneración, que es un recipiente horizontal trifásico dimensionado para acomodar cualquier acumulación que surgiere. Una vez que se ha secado el lecho , es necesario enviar gas frió para volverlo a las temperaturas de operación normales, antes de ponerlo en servicio, se hace con gas deshidratado, y si es con gas húmedo, hay que deshidratarlo primero , ya que el paso por una corriente caliente no es suficiente para deshidratar el gas.

CONSIDERACIONES DE DISEÑOCONSIDERACIONES DE DISEÑO

• Sentido del flujo.- Se recomienda flujo hacia abajo cuando se trata de deshidratación de gas, y flujo hacia arriba cuando se trata de deshidratación de hidrocarburos líquidos. En caso de los hidrocarburos líquidos, como estos siempre llevan algo de componentes gaseosos, el flujo hacia arriba permite que las burbujas de gas pasen a través del lecho de deshidratación, Si el flujo de liquido fuera hacia abajo, habría acumulación de gas en el tope de la torre, reduciendo progresivamente la cantidad de desecante expuesto al liquido.

• Temperatura.- Las planta de adsorcion son muy sensibles a la temperatura del gas de entrada, ya que la eficiencia disminuye a medida que la temperatura aumenta.


• La temperatura del gas de regeneración que se mezcla con el gas húmedo de entrada por delante del deshidratador es también importante. Si la temperatura de esas dos corrientes de gases difiere en mas que 15 a 20 °F, el agua liquida y los hidrocarburos condensaran a medida que el gas mas caliente se enfría. Los líquidos condensados acortan la vida del desecante sólido. La máxima temperatura del gas caliente depende del tipo de contaminante a remover, y del poder del sostén o afinidad del desecante por los contaminantes. Normalmente se usa una temperatura de 450 a 600 °F


• Presión.- Generalmente la capacidad de adsorcion de una unidad de secado decrece a medida que la presión desciende. Si los deshidratadores se operan muy por debajo de la presión de diseño, el desecante tendrá que trabajar mas para sacar el agua y mantener el punto de rocío deseado para el efluente.

• Velocidad del gas.- La habilidad del desecante para deshidratar el gas aumenta cuando la velocidad del gas disminuye durante el ciclo de secado. Por lo tanto seria deseable operar a velocidades mínimas para usar plenamente al desecante.


• A velocidades bajas se requiere torres con grandes áreas transversales para manejar un dado flujo de gas, el cual, además puede canalizar a través del lecho desecante y no quedar deshidratado apropiadamente.

• Relación diámetro a altura del techo.- Una relación (L/D) coeficiente de esbeltez, conveniente seria de mas de 2.5, por debajo de ese valor de 2.5 no son aconsejable porque no permiten una buena deshidratación ya que se producen canalizaciones por que no hay flujo uniforme y el tiempo de contacto no siempre es el adecuado.


• Caída de presión.- Las torres están dimensionadas para una caída de presión de diseño de 5 psi a través del desecante.

• Contenido de humedad del gas de entrada.- Una variable importante que determina el tamaño del lecho de un desecante dado es la saturación relativa del gas de entrada. Esta variable es la fuerza impulsora que afecta la transferencia de agua al adsorbente.

103070533-glicol

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