Deshidratacin de gas natural conGlicolesLa deshidratacin del gas natural se define como la remocin del agua en forma de vapor que se encuentraasociada con el gas desde el yacimiento. Este proceso es necesario para asegurar una operacin eficiente en laslneas de transporte de gas. La remocin del vapor de agua previene la formacin de hidratos del gas,disminuye la corrosin en las tuberas y mejora la eficiencia en las mismas, ya que reduce la acumulacin delquidos en las partes bajas de la lnea, cumpliendo con las especificaciones del contenido de agua en el gas deventaDeshidratacin por absorcin (glicoles) El gas natural es secado por lavado en contracorriente con un solvente que tiene una fuerte afinidad por el agua.

El solvente es usualmente un glicol.

El gas deshidratado sale por el tope de la columna, mientras que el glicol sale por el fondo y es regenerado en una columna de destilacin proceso para ser reciclado en el proceso.Las propiedades del solvente deben ser:

Fuerte afinidad por el agua. Bajo costo. No corrosivo. Baja afinidad por los gases cidos y los hidrocarburos. Estabilidad trmica. Fcil regeneracin. Baja viscosidad. Baja presin de saturacin a la temperatura del contactor. Baja solubilidad en hidrocarburos. Baja tendencia a formar espuma y a emulsificarse.

Diagrama de flujo de una planta dedeshidratacin con glicol

El proceso de absorcin puede ser llevado a cabo tanto en una torre de platos como en una empacada. Generalmente, en el caso de una torre de platos se requieren de 6 a 8 etapas para obtener una especificacin de 7 lb H2O/MMscf. Dependiendo de la especificacin de water dew point, los contactores se encuentran generalmente entre 6-12 platos. Para contactores de dimetros pequeos (< 1 ft) se recomiendan empaques, mientras que para columnas ms grandes se recomiendan platos de campanas de burbujeo o perforados. La temperatura del contactor est usualmente limitada a 38C. Una temperatura ms baja ayudara a reducir las prdidas por evaporacin del solvente y el contenido de agua en el gas procesado. Debido a la alta viscosidad del glicol se puede establecer una temperatura de operacin de 10C como el lmite ms bajo. Despus del proceso de absorcin, la solucin de glicol es enviada a un separador trifsico en donde los hidrocarburos lquidos arrastrados y el gas disuelto son separados, seguidos por una etapa de filtrado para retirar partculas slidas. El solvente es regenerado por destilacin en una columna generalmente rellena con empaques, y es enfriado en el tope por un serpentn a travs del cual circula la solucin de glicol. El reflujo generado por los vapores que condensan ayuda a reducir las prdidas de glicol. En este tipo de torres se emplean algunas veces platos en unidades de gran capacidad.

Del esquema de la planta, se puede observar que la deshidratacin del gas natural demanda una alta pureza del solvente reciclado, y este grado de pureza se puede lograr bajando la presin y aumentando la temperatura en la etapa de regeneracin.

La temperatura de esta etapa se debe mantener por debajo de un lmite aceptable para la descomposicin del glicol.

Si se incrementa la recirculacin de solvente se podra alcanzar un contenido de agua de 20 g/1000 Sm3.

Si se requiere disminuir el contenido de agua a valores del orden de ppm, se debe incrementar la concentracin del solvente y esto se puede hacer a travs de dos maneras:

Inyectar el gas deshidratado en el rehervidor para bajar la presin parcial del agua por arrastre.

Inyectar un componente (octano o tolueno) en el rehervidor para formar un azetropo con el agua.

Este heteroazetropo sube hasta el tope de la columna y luego de la condensacin de los vapores, el hidrocarburo es separado por simple decantacin y luego es reciclado. La concentracin de TEG obtenida puede ser superior a 99,9%.

Criterios de diseo:

Temperatura del gas de entrada.

A presin constante, el contenido de agua del gas se incrementa a medida que la temperatura sube, por lo tanto, a mayores temperaturas la solucin de glicol deber remover ms agua para alcanzar la especificacin (7 lb/MMscf). Un incremento en la temperatura del gas puede resultar en un incremento del dimetro del contactor ( mayor caudal mayor velocidad mayor dimetro) Es bastante comn colocar un enfriador de gas para bajar su temperatura por debajo de 50C, antes de entrar en el contactor ya que mientras ms fro entre el gas (siempre por encima de la temperatura de formacin de hidratos) ms pequeo ser el contactor (dimetro).

Existe un compromiso entre el sistema de enfriamiento del gas y el tamao del contactor (intercambiadores ms grandes torres ms pequeas). Tpicamente las unidades de TEG se disean para operar con un gas de entrada a una temperatura entre 27-43C. Presin del contactor. A temperatura constante, el contenido de agua del gas disminuye a medida que la presin aumenta, por lo tanto, menos agua habr que remover si el gas es deshidratado a mayores presiones. Adicionalmente, a altas presiones se requieren dimetros de torre ms bajos (menor caudal menor velocidad menor dimetro). Presiones ms bajas permiten espesores de pared ms bajos, por lo que existe un compromiso econmico entre la presin de operacin y el costo del equipo. Tpicamente, una presin entre 500-1200 psia conducen a los diseos ms econmicos.

Nmero de etapas del contactor. Generalmente se encuentran entre 6-12, pero tpicamente se disea para tener entre 6-8. Se emplean platos perforados o de campana de burbujeo espaciados 24 in. La eficiencia global se encuentra alrededor de 25%.

Temperatura del glicol recirculado. Afecta notablemente el contenido de agua del gas. Se debe mantener baja para minimizar la velocidad de circulacin. Si el glicol entra muy caliente, se pueden producir muchas prdidas con el gas que sale del contactor. Si el glicol entra a una temperatura por debajo de la del contactor, se podran condensar algunos hidrocarburos que estaran en la capacidad de formar espuma con l. Tpicamente, se disea para que la temperatura del glicol sea 10F (6C) por encima de la temperatura del gas de salida del contactor. Concentracin del glicol recirculado. A mayor concentracin del glicol, mayor ser la depresin del punto de roco para un flujo de glicol dado y un nmero de etapas fijas. El dew point real del gas que sale del contactor estar entre 5-10C por encima de la condicin de equilibrio. Depende de la temperatura del rehervidor, la velocidad de gas de arrastre y la presin del rehervidor. La concentracin de glicol ms comn en diseo est entre 98 y 99%. Temperatura del rehervidor. A mayor temperatura, mayor ser la concentracin del glicol. Con TEG, la temperatura est limitada a 204C (400F), lo cual limita la concentracin mxima de glicol que se puede alcanzar sin utilizar un gas de arrastre. Todos los diseos que emplean TEG operan entre 370-390F para minimizar la descomposicin del glicol, limitando la concentracin de glicol a un rango entre 98,5 y 98,9%. Si se requieren concentraciones ms elevadas de glicol se puede utilizar un gas de arrastre o trabajar a condiciones de vaco.Presin del rehervidor. Presiones por encima de la atmosfrica pueden reducirde manera significativa la concentracin del glicol, y porlo tanto, la eficiencia del proceso de deshidratacin. A presiones ms bajas que la atmosfrica, latemperatura de ebullicin del solvente gastadodisminuye, por lo que la concentracin de glicol que sepuede obtener sera mucho mayor a la mismatemperatura del rehervidor.Los rehervidores son operados a condiciones de vaco encasos muy aislados debido a la complejidad inherente y alhecho de que cualquier entrada de aire en el proceso puederesultar en una degradacin del glicol. Normalmente es ms barato utilizar un gas de arrastre. Si se requiere una concentracin de 99,5% se puedeconsiderar utilizar una presin en el rehervidor de 500 mmHg. Algunas veces el uso de una presin de vaco ayuda a extenderla del glicol vida til sistema de glicol.

Gas de arrastre. La concentracin de glicol se puede incrementarnotablemente haciendo contactar el glicol con un gas dearrastre. Generalmente se utiliza gas saturado con agua atemperatura ambiente y a una presin entre 25 y 100psia. Por ejemplo, si se tiene gas saturado a 25 psia y 100F, elcontenido de agua es 1500 lb H2O/MMscf.A una presin atmosfrica (presin del rehervidor) y a latemperatura normal de operacin del rehervidor, elcontenido de humedad est alrededor de 100000 lbH2O/MMscf, es decir, el gas podra absorber casi100000 lb H2O/MMscf.

Efecto de inyectar gasde arrastre a diferentestemperaturas derehervidor. El gas es inyectadodirectamente en elrehervidor.

Velocidad de circulacin de glicol. Cuando el nmero de etapas y la concentracin deglicol estn fijadas, la depresin del dew point es unafuncin del flujo de glicol. Bajo esta premisa, la concentracin del glicol controla elpunto de roco, mientras que su flujo controla lacantidad de agua que se puede remover. Mnimo flujo 2 gal/lb H2O a remover Mximo flujo 7 gal/lb H2O a remover

Tpicamente, los diseos son enfocados hacia elmanejo de 3 gal de glicol / lb H2O a remover. El calor requerido en el rehervidor es proporcional a lavelocidad de recirculacin del glicol.

Temperatura en el tope del regenerador. Temperaturas muy altas incrementaran las prdidas deglicol debido a la excesiva vaporizacin. Temperatura de ebullicin H2O 212F Temperatura de ebullicin TEG 546F La temperatura recomendada en el tope es de 225F.

HIDRATOS DE GAS NATURALLa formacin de hidratos se acelera debido a la agitacin, pulsaciones de presin (altas velocidades o turbulencia), cristales de hidratos incipientes, y se favorece en sitios tales como un codo en una tubera, placas de orificio, termopozos e incrustaciones y productos de corrosin slidos en tuberas. La formacin de hidratos en el gas natural ocurrir si existe agua libre y se enfra el gas por debajo de la temperatura llamada de formacin de hidratos. La unidad bsica de un hidrato es una jaula de molculas de agua que contiene una sola molcula de gas flotando en su interior. Existen tres tipos de estructuras de hidratos de gas, entre ellas se distinguen las estructuras I, II y H, (ver Figura 1) las cuales difieren en el tipo y nmero de cavidades que contienen por unidad de celda (Thompson et al., 2006). En estado estado puro, el metano, etano, CO2 y H2S forman hidratos de estructura I. Las molculas de propano e isobutano pueden entrar slo en cavidades grandes de la estructura II, por lo que un gas natural que contiene a estos hidrocarburos forma hidratos de estructura II. E

La formacin de hidratos se acelera debido a la agitacin, pulsaciones de presin (altas velocidades o turbulencia), cristales de hidratos incipientes, y se favorece en sitios tales como un codo en una tubera, placas de orificio, termopozos e incrustaciones y productos de corrosin slidos en tuberas. La formacin de hidratos en el gas natural ocurrir si existe agua libre y se enfra el gas por debajo de la temperatura llamada de formacin de hidratos. La unidad bsica de un hidrato es una jaula de molculas de agua que contiene una sola molcula de gas flotando en su interior. Existen tres tipos de estructuras de hidratos de gas, entre ellas se distinguen las estructuras I, II y H, (ver Figura 1) las cuales difieren en el tipo y nmero de cavidades que contienen por unidad de celda (Thompson et al., 2006). En estado estado puro, el metano, etano, CO2 y H2S forman hidratos de estructura I. Las molculas de propano e isobutano pueden entrar slo en cavidades grandes de la estructura II, por lo que un gas natural que contiene a estos hidrocarburos forma hidratos de estructura II.

http://www.greenpeace.org/espana/Global/espana/report/cambio_climatico/Final%20gas%20hydrates_ESP.pdf file:///C:/Users/bruno/Downloads/Dialnet-AnalisisDeSensibilidadPorSimulacionDelProcesoDeDes-4051882.pdf www.venezuelagas.net/documents/2010-ST-14-spa.pdf