expos. gas recobro de hc[1]
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RECOBRO DE HIDROCARBUROS
Presentado por:
Nathaly Chaustre G.
Julio Cesar Ríos L.
Presentado a:
Ing. Nicolás Santos
IINGENIERÍA DE GAS
2010
Escuela de Ingeniería de Petróleos
AGENDA Introducción Objetivos Tecnologías de enfriamiento para aumentar
eficiencia de recobro. Composición de gas Control de punto de rocío Proceso de refrigeración Expansión refrigeración J-T, turboexpander Reciclaje de residuos
RECOBRO DE HIDROCARBUROS
Escuela de Ingeniería de Petróleos
AGENDA Procesos de recuperación y remoción de diferentes
componentes. Producción de GNL Formación de sólidos Tecnología criogénica Conclusiones Bibliografía
RECOBRO DE HIDROCARBUROS
Escuela de Ingeniería de Petróleos
INTRODUCCIÓN
La recuperación de hidrocarburos líquidos livianos de corrientes de gas natural puede variar desde el simple control del punto de rocío a la alta eficiencia en la extracción de etano. El grado deseado de recuperación de líquido tiene un alto efecto en el proceso de selección, la complejidad y el costo de las facilidades.
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Escuela de Ingeniería de Petróleos
OBJETIVOS
RECOBRO DE HIDROCARBUROS
Escuela de Ingeniería de Petróleos
Conocer los procesos que intervienen en la recuperación de hidrocarburos líquidos
livianos para su posterior venta.
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OBJETIVO GENERAL
RECOBRO DE HIDROCARBUROS
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Conocer los diferentes procesos que permiten la recuperación de Hidrocarburos livianos.
Conocer las características necesarias tenidas en
cuanta en cálculos con mezcla de gases.
Conocer la importancia del control de punto de rocío
de mezclas para el trasporte. Conocer procesos por turboexpander, Refrigeración
J-T, recuperación reforzada de LGN y las consideraciones de separado de componentes.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Tecnologías para obtener temperaturas mas bajas
Refrigeración
multigradual
Refrigerantes mixtos
Turbo-expansor
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Tecnologías para aumentar significativamente la recuperación de líquidos por refrigeración de gases
Refrigeración
mecánica
Absorción
Expansión J-T
LAS INSTALACIONES MODERNAS DE FACILIDADES DE SUPERFICIE C2+
Y-grade
fraccionamiento
C2H6
P-E
Comercial C3H8
(Iso y n)butano o mixtos
B-G
Gasolina o condensado estabilizado
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COMPOSICIÓN DE GAS
Gases con mayores componentes licuables = más productos = mayores ingresos
Gases ricos = mayor período de refrigeración = mayores áreas de intercambio= mayores costos.
Temperaturas más bajas = mayor eficiencia de recobro = más costos.
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GPM :Galones de HC liquido/1000pc de hidrocarburo de gas
Poder calorífico del combustible(HHV): es el contenido energético de un combustible, es decir la cantidad calórica en un volumen o masa de combustible dado. Se expresa Btu/PC, Btu/Lb, kcal/pc, Kcal/kg
Densidad Humedad Contenido de azufre Presión de vapor Contenido H2S
CARACTERÍSTICAS DEL GAS
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CARACTERÍSTICAS DEL GAS
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Encuentre el GPM de la mezcla de gases en de la tabla. con las siguientes eficiencia de recobro para GNL:
C2 = 90%, C3 = 98%, iC4/nC4 = 99%,
C5+= 100%.
Y encuentre el gas residual en MMSCFD
componentfraccion molar
de gas de alimentacion
N2 0,01CO2 0,03C1 0,85C2 0,058C3 0,03IC4 0,007
NC4 0,008IC5 0,003NC5 0,002C6+ 0,002Total 1
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componente
fracción molar de gas de
alimentación
densidad del
liquido(Gal/Lb mol) GPM
Gal/dia totales
estimación de recobro gal/dia Netos
% gas residual
N2 0,01 --- --- --- --- 1,1153868CO2 0,03 --- --- --- --- 3,3461603C1 0,85 --- --- --- --- 94,807875C2 0,058 10,119 1,546554586 510363,0 90 459326,7122 0,6469243C3 0,03 10,424 0,824053335 271937,6 98 266498,8485 0,0669232IC4 0,007 12,384 0,228432897 75382,9 99 74629,02738 0,0078077
NC4 0,008 11,936 0,251621914 83035,2 99 82204,87918 0,0089231IC5 0,003 13,855 0,109528578 36144,4 100 36144,43068 0NC5 0,002 13,712 0,072265409 23847,6 100 23847,58492 0C6+ 0,002 15,566 0,082036417 27072,0 100 27072,01771 0Total 1 3,11449314 1027782,7 969723,5
MMSCFD 330 295,8615
Fracción de gas residual = 0,89655
Encuentre el HHV de la mezcla anterior para el gas de alimentación y el gas residual. con las siguientes eficiencias de recobro para LGN: C2 = 90%, C3 = 98%, iC4/nC4 = 99%,
C5+ = 100%.
CARACTERÍSTICAS DEL GAS
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componentfraccion molar
de gas de alimentacion
N2 0,01CO2 0,03C1 0,85C2 0,058C3 0,03IC4 0,007
NC4 0,008IC5 0,003NC5 0,002C6+ 0,002Total 1
Component
fraccion molar de gas de
alimentacion
% gas residual
HHV (BTU/scf)
HHV gas de alimentacion
(BTU/scf)
HHV del gas residual
(BTU/scf)
N2 0,01 1,1153868 0 0 0CO2 0,03 3,3461603 0 0 0C1 0,85 94,807875 1010 858,5 957,5C2 0,058 0,6469243 1769,7 102,6426 11,4C3 0,03 0,0669232 2516,2 75,486 1,683IC4 0,007 0,0078077 3252 22,764 0,25NC4 0,008 0,0089231 3262,4 26,0992 0,291IC5 0,003 0 4000,9 12,0027 0NC5 0,002 0 4008,7 8,0174 0C6+ 0,002 0 4755,9 9,5118 0Total 1 100 1.115 971
MMSCFD 330 296
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CARACTERÍSTICAS DEL GAS
CONTROL DE PUNTO DE ROCÍO
Cuando el gas es transportado a través de gasoductos, se debe prestar atención al control de la formación de hidrocarburos líquidos en el sistema de ductos. La condensación de líquido es un problema para la medición, la caída de presión y la seguridad en las operaciones. Los condensados de líquido también pueden ser un gran problema porque se lleva a cabo flujo en dos fases.
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CONTROL DE PUNTO DE ROCÍO
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LOW TEMPERATURE SEPARATION (LST)
En este sistema se controla el punto de rocío del agua y otros HC porque el agua se licua y elimina en este proceso como hidratos.
la eliminación puede llevarse a cabo en un sistema expansión- refrigeración si se dispone de suficiente presión.
El sistema de refrigeración por expansión utiliza el efecto Joule-Thomson para reducir la temperatura de gas en expansión.
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refrigerador
estabilizador
Producto C3+
Y-gradeIntercambiador
gas/gas
Gas residualIntercambiador
gas/refrigerante
Enfriador Gas
Separador frio
compresor
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PROCESO DE REFRIGERACIÓN
ESTABILIZADOR
Uno de los problemas en el uso de unidades de punto de rocío junto con los sistemas de expansión por licuefacción (LTS) y los sistemas de refrigeración mecánica, es la disposición de los líquidos eliminados. Los líquidos deben ser estabilizados por el uso de una columna de estabilización para bajar la presión. Cuando el condensado es estabilizado a una menor presión, los hidrocarburos livianos se liberan y pueden ser puesto a disposición de un sistema de gas combustible.
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SISTEMAS DE ABSORCIÓN DE ACEITE POBRE
La absorción es el proceso físico en el que una molécula de vapor de un componente más ligero de hidrocarburos va a la solución con un líquido de hidrocarburos más pesados (nonano, decano y más pesados) y separarse de la corriente de gas. El proceso puede ser operado a temperatura ambiente, si sólo son deseados los productos más pesados de GNL.
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SISTEMAS DE ABSORCIÓN DE ACEITE POBRE
Un sistema de refrigeración aumenta la recuperación de los productos de hidrocarburos más ligeros tales como el etano y propano. La absorción de fluido (aceite pobre) es generalmente una mezcla de compuestos con un peso molecular entre 100 y 200.
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REFRIGERATED LEAN OIL ABSORPTION
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CONVENTIONAL EXPANDER
CONSIDERACIONES:
Recuperaciones de etano de 80% o menos.
El separador frío es operado a una baja temperatura para permitir un máximo recobro.
Problemas por la presencia de CO2.
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RECICLO DEL RESIDUO
Para incrementar la recuperación de etano más allá del 80% alcanzable con el diseño convencional, una fuente de reflujo debe ser desarrollada para el desmetanizador.
Uno de los métodos es reciclar una porción del gas residual, después de la recompresión y volver a la parte superior de la columna.
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RECIDUE RECYCLE (RR)
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RECICLO DEL RESIDUO
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El sistema de reciclo del residuo (RR) ha sido utilizado de manera exitosa en numerosas facilidades, esto debido a que la tolerancia del CO2 y el recobro pueden ser ajustados a la cantidad de reciclo utilizado.
El proceso RR es recomendable para la recuperación de altas cantidades de etano.
DISEÑO DE UN GSP
El Proceso de Gas Sub-refrigerado (GSP) fue desarrollado a raíz de una serie de problemas encontrados en el proceso de expansión convencional. Este proceso altera algunas formas del proceso convencional. Una porción del gas y líquido del separador frío es enviado a un intercambiador de calor donde este es totalmente condensado con la corriente general. Esta corriente es flasheada en la parte superior del desmetanizador proporcionando reflujo al mismo.
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GAS SUB-COOLED PROCESS
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Hasta un 92% de recobro de Etano
RECICLO DE RESIDUOS EN FRÍO (CRR) El proceso de Reciclo de Residuos en Frío (CRR) es una modificación del proceso GSP el cual permite obtener altas recuperaciones de etano (98%).
Este proceso también es excelente para altas recuperaciones de metano al tiempo que expulsa todo el etano.
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COMPARACIONES
El diseño RR es el menos eficiente, con un porcentaje del 91%.
El proceso CRR tiene la más alta recuperación de etano (98%), de acuerdo a la disponibilidad de potencia (caballos de fuerza) en el recompresor residual, pero se debe tener en cuenta el costo adicional del equipo del sistema general y del compresor de reciclo.
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ALTAS RECUPERACIONES DE PROPANO
Son procesos en los que se puede recuperar etano en presencia de CO2. Ellos pueden ser configurados para expulsar etano y recuperar grandes cantidades de propano. Estas configuraciones son especialmente atractivas en lugares donde el recobro de etano no esté contemplado.
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PROCESO DE RECICLO DE CARGA
Esta configuración utiliza una columna de absorción y una de desetanizador para lograr la separación deseada. La carga del desetanizador es condensada y usada para absorber propano del expansor de la corriente de salida. Esta configuración proporciona más eficiencia en el recobro de propano pero no es adecuado para el recobro de etano.
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PROCESO DE RECICLO DE CARGA
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CONSIDERACIONES DEL FRACCIONAMIENTO
En todos los procesos de recobro NGL, uno de los pasos finales en la planta es la producción del producto líquido deseado a través del uso de la columna de fraccionamiento. La cantidad de columnas depende de la lista de productos deseados.
Esta columna produce el producto especificado como un producto final corriente arriba donde empieza a ser reciclado al proceso o es enviado fuera de la planta como gas residual.
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CONSIDERACIONES DEL FRACCIONAMIENTO
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Des
etan
izad
or
Des
pro
pan
izad
or
Des
bu
tan
izad
or B
uta
no
Sp
litt
er
REMOCIÓN DE MERCURIO
El mercurio presente en el gas de alimento puede ser removido a través de un colchón de remoción de mercurio. Este colchón utiliza azufre que sirve como material de captura el cual reacciona con el mercurio para formar cinabrio (HgS) en el mismo. El material de captura lleva carbón, zeolita o alúmina. Normalmente el colchón de captura está ubicado corriente debajo del deshidratador.
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REMOCIÓN DE MERCURIO
En esta ubicación el gas está libre de líquidos arrastrados y de agua. La ubicación del colchón en otros puntos depende mucho del material que el vendedor esté utilizando.
Están diseñados para remover el mercurio de alrededor de 0,001 microgramos/m3.
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PRODUCCIÓN DE GAS NATURAL LICUADO (GNL)
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La principal razón para licuar el gas, es la reducción de 600 veces su volumen el cual ocurre cuando hay un cambio de la fase vapor-líquido. La reducción del volumen es importante en el transporte y almacenamiento del gas. En el estado líquido, el gas puede ser transportado en discretas cantidades, puede ser económicamente almacenado en tanques y puede ser transportado largas distancias las cuales no serían factibles con tuberías de gas.
PRODUCCIÓN DEL GAS NATURAL LICUADO (GNL)
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Dos tipos de unidades de LNG han sido desarrolladas: 1) Unidades base de carga para la producción continua de LNG de exportación a los mercados, y 2) Plantas pequeñas de pico para los sistemas de distribución del gas.
PRODUCCIÓN DE GAS NATURAL LICUADO (LNG)
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Las plantas pequeñas se diferencian de las cargas base en algunos aspectos: Las plantas pequeñas son de menor tamaño, operan sólo por algunos meses, y a menudo se ubican cerca del punto de uso del gas. El diseño hace énfasis a la reducción de costos más que a la eficiencia termodinámica.
PRODUCCIÓN DE GAS NATURAL LICUADO (GNL)
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Los sistemas mecánicos de refrigeración son utilizados en el orden de poder realizar el licuado a una baja temperatura. Tres tipos de procesos de licuados pueden ser usados para lograr la refrigeración:
Proceso de Refrigeración Cascada. Proceso de Mezcla de Refrigerantes. Procesos de Mezcla de refrigerantes Pre-enfriados.
REFRIGERACIÓN CASCADA
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a) Compressorb) Condenserc) Accumulatord) Phase separatore) Heat Exchanger
TECNOLOGÍA CRIOGÉNICA
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La expulsión de Nitrógeno se realiza normalmente utilizando la tecnología de destilación criogénica. Debido a las bajas temperaturas de operación, el gas después de ser comprimido a la presión de entrada requerida, es alimentado a una unidad de pretratamiento para CO2 y remoción de agua.
El diseño exacto de la unidad de expulsión de nitrógeno está fuertemente en función del contenido de nitrógeno. Para contenidos de nitrógeno por debajo del 20%, en la Figura se muestra el ciclo de bombeo de calor utilizado.
TECNOLOGÍA CRIOGÉNICA
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TECNOLOGÍA CRIOGÉNICA
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El recobro de NGL puede ser diseñado para recuperaciones de etano y componentes pesados o propano y componentes pesados. Se tiene en cuenta que el recobro de NGL se lleva a cabo a bajas temperaturas lo que estaría integrado con nuestro diseño actual.
CONCLUSIONES
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Dentro de los procesos utilizados para la recuperación de hidrocarburos líquidos livianos el turboexpander es el más efectivo comparado con la enfriamiento mecánico, proceso J.T.
Uno de los principales problemas a los que se ven enfrentados los procesos de enfriamiento es la formación de sólidos los cuales ocasionan taponamiento en los equipos y disminuyen su eficiencia.
CONCLUSIONES
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El grado deseado de recuperación de líquido tiene un alto efecto en el proceso de selección, la complejidad y el costo de las facilidades.
Es muy importante tener en cuenta el factor económico a la hora de elegir el tipo de facilidades con las cuales se van a recuperar los hidrocarburos, además se deben tener en cuenta los equipos de remoción de algunos componentes como nitrógeno, mercurio, entre otros, que afectan la calidad de gas de salida y/o venta.
BIBLIOGRAFÍA
GPSA, Hydrocarbon Recovery (capítulo 16), 2004.
Crum, F. S., “Application of J-T Plants for LP-Gas Recovery,” 60th Annual GPA Convention, San Antonio, TX, marzo 23-25, 1981.
Beggs, Dale. “gas production Operations” ,Tulsa, 1984.
Speight, James. “Natural Gas, a basic Handbook”, University of trinidad and Tobago, 2007.
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