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INTRODUCCIN A LA INDUSTRIA DE LOS HIDROCARBUROS
PRESENTADO POR: MGR. ING. MAURICIO ALVARADO F.
ABRIL, 2015
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Actividades de la Industria de Hidrocarburos
Consumidor Final
UPSTREAM DOWNSTREAM
Planta de Separacin y Fraccionamiento
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Actividades de la Industria de Hidrocarburos
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GravimetraMagnotelrica SsmicaPetrofsica
Etapas laExploracindeHidrocarburos:
Controldeprofundidaddelpozo. Verificacindevelocidaddereflexindelosestratos. Determinacindeltopeybase(espesor)deunestrato. Medicindelpotencialespontaneoyresistividaddelasrocasyfluidos. Deduccindevaloresdeporosidad,saturacinypermeabilidaddelasrocas. Deduccindelapresenciadefluidosenlasrocas:gas,petrleo,agua. Perfildelacircularidaddelhoyo(dimetro). Registrosdetemperaturas. Registrosdeefectividaddelacementacinderevestidores (temperatura). Registrosdebuzamiento. Registrosdepresiones. Tomademuestrasdeformacin(rocas).Tomademuestrasdefondos(fluidos). Registrosdedensidad(roca). Deteccindefallas. Deteccindediscordancias. Deteccindefracturas. Correlacionespozoapozo,localyregiones(litologa). Controldedireccinyprofundidaddesviadayverticaldelpozo(perforacin
direccionaluhorizontal
Mtodos de Exploracin de Hidrocarburos
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Cadena de la Industria de Hidrocarburos en Bolivia
GasolinaNatural
Condensado
Gas Licuado dePetrleo (GLP)
Gas Natural
OLEODUCTO
Gasolina NaturalCondensadoGLP
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LEO
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Gas
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GLP
Exportacin
Condensado
Gasolina Natural
GLP
Condensado
Exportacin
Mercado Interno DistribucinIndustrializacinTermoelctricas
Comercializacion
Gasolina
Jet Fuel / Kerosene
Diesel Oil
Fuel Oil oCrudo Reducido
CrudoReconst.
GLP
GLP
Exportacin
Exportacin
Ref
iner
a
GASODUCTO
Condensado GLP Mercado Interno
Mercado Interno
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Cromatografa del Gas Natural Tratado en Bolivia
Elemento yi(%)Metano 84.979Etano 6.082Propano 3.339I-Butano 0.436N-Butano 1.081I-Pentano 0.257N-Pentano 0.302Hexano 0.22Heptano+ 0.254Nitrgeno 2.431Dioxido de Carbono 0.619
LNG (Liquified Natural Gas)Amoniaco, Syngas, GTLEtileno, propileno
NGLs (Natural gas liquids)(GLP, Gasolina natural)
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Consideraciones de Calidad de Gas Natural Para Comercializacin y Transporte
GAS NATURAL
Presin mnima, mxima y nominal de envio.
Contenido de gua mxima ( expresada como temperatura del puntode roco a una determinada presin como concentracin)
Cantidad mxima de hidrocarburos condensables (expresada comopunto de roco del hidrocarburo, anlisis cromatogrfico, etc)
Temperatura mxima de despacho.
Concentraciones permisibles de contaminantes como el H2S, CO2,mercaptanos, nitrgeno, mercurio, etc.
Poder calorfico mnimo.
Grado de limpieza (concentracin de slidos permisibles)
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LQUIDOS
Calidad de los productos expresado en trminos de presin devapor, densidad absoluta o relativa, o por designacionesnormalizadas (como el del propano comercial).
Especificaciones de color, concentracin de contaminantes.Como los determinados por ensayos normalizados.
Contenido mximo de gua
Satisfacer relaciones de equilibrio termodinmico en lascondiciones de presin y temperatura de los tanques dealmacenamiento.
Consideraciones de Calidad de Gas Natural Para Comercializacin y Transporte
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CONTENIDO DE SULFUROS:
La limitacin de la cantidad de componentes sulfurosos tienen comoobjetivo prevenir corrosin, toxicidad y olor cuando el gas natural esquemado.
Una especificacin tpica de H2S es 4 ppm ( 0,25 gr/100 scf).
El gas natural con reducida cantidad de sulfuros es conocida comogas endulzado, esto debe significar que los compuestos sulfurosos noson detectables, no genera olor en la quema y no es corrosiva si lacorriente de fluido en la lnea est libre de lquidos.
Si la lnea contiene lquidos como gua, glycol, amina, etc, el tener unacorriente de gas endulzado no garantiza que la corrosin no ocurrir.
Consideraciones de Calidad de Gas Natural Para Comercializacin y Transporte
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TEMPERATURA MAXIMA DE DESPACHO:
Es la temperatura mxima de despacho hacia las lneas de transportey tiene como objetivo el de controlar la formacin de hidratos y cuidarlas caractersticas de resistencia mecnica de las lneas y los distintostipos de uniones.
Una temperatura lmite comn de despacho es 120 oF (49 oC).
Consideraciones de Calidad de Gas Natural Para Comercializacin y Transporte
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CONTENIDO DE AGUA (PUNTO DE ROCIO) :
Puede especificarse como la cantidad de masa de agua por unidadde volumen de gas natural, la temperatura de roci del gua mximaa una presin especificada.
Esta especificacin varia de pendiendo del lugar. En USA laespecificacin tpica es 7 lb H2O / MMscf ( 110 mg/m3). Su equivalenteen temperatura de roco del gua es de 32 oF a 1000 psia. En Europa yCanad una especificacin de 3 a 4 lb H2O / MMscf (50 a 60 mg/m3) esmuy comn.
Consideraciones de Calidad de Gas Natural Para Comercializacin y Transporte
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OTRAS ESPECIFICACIONES:
La cantidad de gases inertes (N2, He, Ar) usualmente es limitadocantidades inferiores a 1-2 %. Siendo el Nitrgeno el msimportante y que afecta negativamente al poder calorfico.
La cantidad de CO2 es frecuentemente especificado de formaseparada debido a su naturaleza corrosiva con la presencia delgua. Un valor mximo de 2% es tpico, el mismo que esnegociable entre los trminos del contrato.
Consideraciones de Calidad de Gas Natural Para Comercializacin y Transporte
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PUNTO DE ROCIO DEL HIDROCARBURO
La mayoria de los contratos especifican que el gas debe estar librede lquidos, solidos, suciedad, gums y elementos de formacin degums . Para esto se establece una especificacin que fija latemperatura de roco mxima permisible para los hidrocarburos auna determinada presin.
La temperatura del punto de roco depende del lugar y delcomprador. En USA y Europa los valores tpicos oscilan entre 15 a 32oF (-10 a 0 oC) a cualquier presin.
Consideraciones de Calidad de Gas Natural Para Comercializacin y Transporte
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ACONDICIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS
Control del punto de roco por hidrocarburo
Especificaciones de venta respecto alpunto de roco por hidrocarburo.
Dado que el punto de roco porhidrocarburo vara con lacomposicin, la presin y latemperatura, la definicin de puntode roco por hidrocarburo incluye losparmetros presin y temperatura.
Normalmente el punto de roco seespecifica como una temperaturamxima a una presinseleccionada.
Punto de roco por hidrocarburo del gas en Bolivia es de 0 C a 640 psi,
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Entre los procesos disponibles para realizar dicho tratamiento seencuentran:
Ciclo corto de adsorcin. Refrigeracin. Absorcin con aceite pobre. Turboexpansin.
La seleccin de uno de estos procesos para una aplicacin especficadepende de:
Composicin del gas. Tasa de flujo de gas. Economa de la extraccin de GLP. Economa de la recuperacin de Etano.
PlantasDew Point
ACONDICIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS
Control del punto de roco por hidrocarburo
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Ciclo corto de adsorcin:
Utiliza ciclos mas cortos que el de deshidratacin.
Altos contenidos de C5 y ms pesado
Bajos contenidos de C3 y C4.
Menos de 1 GPM (galones depropano y ms pesados por1000 scf de gas).
Slica gel.
Recupera entre el 60-70 % delos pentanos y ms pesados
Ciclo de adsorcin:20 a 30 minutos
ACONDICIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS
Control del punto de roco por hidrocarburo
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Economa de recuperacin delGLP, costo de inversin yoperacin de las facilidades.
La recuperacin adicional deGLP se consigue enfriando elgas a temperaturas tan bajascomo 20 a 40 F.
Refrigeracin Mecanica con Propano.
Temperatura de enfriamiento conforme a especificaciones de puntosde roco.
ACONDICIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS
Control del punto de roco por hidrocarburo
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El gas que entra a la unidad derefrigeracin est saturado convapor de agua.
Temperatura a la cual se enfraest sustancialmente por debajodel punto de congelacin delagua.
Prevenir la formacin de hielo ode hidratos.
ACONDICIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS Control del punto de roco por hidrocarburo
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En el proceso de refrigeracin seencuentran tres circuitos totalmentedefinidos:
1. Circuito de gas natural, al cual sele remueve agua y lquidos paraacondicionarlo a gas de venta.
2. El circuito del Propano(refrigerante).
3. El circuito del glicol como agenteinhibidor de hidratos
ACONDICIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS
Control del punto de roco por hidrocarburo
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Otros aspectos importantes:
Proceso mas simple y masdirecto para recuperar loslquidos del gas natural, sepuede extraer hasta un 90 %de los licuables (C3+).
Refrigeracin mecnica encascada no son usualmenteusados para extraer lquidosdel gas natural.
ACONDICIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS
Control del punto de roco por hidrocarburo
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Proceso de refrigeracin conaceite pobre:
Proceso mas antiguo ymenos eficiente.
Extrae un 99% de losButanos y mas pesados, 65-75% el Propano, 15-25% elEtano.
Requiere mucho consumo deaceite pobre y muchomantenimiento.
Planta Rio Grande.
ACONDICIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS
Control del punto de roco por hidrocarburo
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Proceso de refrigeracin Jhoule-Thomson sistema LTX
Aplicado a bajos volmenes degas (5-10 MMSCFD)
Extrae un 94% de los C3+.
Se usa cuando se dispone dealtas presiones de gas,simplicidad en su diseo, no usaequipos con elementosrotatorios.
ACONDICIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS
Control del punto de roco por hidrocarburo
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El expansor baja la presinde niveles entre 600-900 psiaa 100-450 psia, presin a lacual opera a torredemetanizadora con T =-130 a -150 F.
Proceso de refrigeracin por turbo-expansin:
Entre un 10-15% de lquidos se condensan en el separador frio, elcual opera entre -30 y -60 F. Este proceso recupera todos los C3+ yentre un 50 a 90% del C2.
Planta Carrasco, Kanata, Paloma
ACONDICIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS
Control del punto de roco por hidrocarburo
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Criterios de seleccin de tecnologa
Las principales variables que inciden en la seleccin de la tecnologa, son lasasociadas a:
Las condiciones de entrada al proceso: Presin del gas, riqueza de gas ycontenido de contaminantes.
Las condiciones de salida del proceso: Presin del gas, productos lquidosdeseados, infraestructura de fraccionamiento.
Condiciones adicionales: Costo de equipos, valor de los combustibles,estabilidad del mercado, locacin de la planta e infraestructura existente.
ACONDICIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS
Control del punto de roco por hidrocarburo
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Si existe un caudal de gas comprendido entre 5-10 MMscfd conpresin suficiente alta, la tecnologa Joule-Thomson es la msadecuada por requerir bajas inversiones de capital.
Si se tienen altas tasas de flujo a presiones altas, la tecnologarecomendada es la de turbo expansin.
Cuando la presin de entrada del gas a planta esta por debajodel requerimiento de presin a la salida, la tecnologarecomendada es la de refrigeracin mecnica. Usualmente secombinan la tecnologa de refrigeracin mecnica con la tecnologaJ-T.
Si la presin de alimentacin a la planta es igual o un poco mas bajaque la presin requerida a la salida, la tecnologa con slica gel ocarbn activado es recomendado sobre todo si el gas poseepequeas cantidades de licuables.
ACONDICIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS
Control del punto de roco por hidrocarburo
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Se disean conforme al requerimiento de productos finales
ACONDICIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS
Control del punto de roco por hidrocarburo
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Principales Productos de las Plantas de Tratamiento
Los productos lquidos producidos a partir del gas natural (NGL)son resultado de un proceso de fraccionamiento que separa unamezcla en funcin de la presin de vapor y otras propiedades fsicas.
Entre los principales productos estn:
Gasolina Natural Mezclas de propano-butano (GLP)
Etano comercial Propano comercial
Butano comercial Desmetanizado y mezclas
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UBICACIN TITULAR CAMPO TECNOLOGIAUSADA
TARIJA
PETROBRASBOLIVIASANALBERTO REFRIGERACIONPORCOMPRESION
SABALO REFRIGERACIONPORCOMPRESIONBGBOLIVIA LAVERTIENTE REFRIGERACIONPORCOMPRESIONREPSOLYPF MARGARITA REFRIGERACIONPORCOMPRESION
CHACOSANROQUE REFRIGERACIONPORCOMPRESION
SUCR
E VUELTAGRANDE CRIOGENICAVINTAGE PORVENIR REFRIGERACIONPORCOMPRESION
REPSOLYPFMONTEAGUDO REFRIGERACIONPORCOMPRESION
PALOMA CRIOGENICA
CBBA
CHACOCARRASCO CRIOGENICAKANATA CRIOGENICA
SANTA
CRU
Z
ANDINA
RIOGRANDE ABSORCIONSIRARI REFRIGERACIONPORCOMPRESIONVIBORA REFRIGERACIONPORCOMPRESIONYAPACANI REFRIGERACIONPORCOMPRESION
VINTAGE NARANJILLOS REFRIGERACIONPORCOMPRESIONPETROBRASENERGIA COLPA REFRIGERACIONPORCOMPRESION
PLUSPETROL TACOBO REFRIGERACIONPORCOMPRESION
ACONDICIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS
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Sistema de Tratamiento y Acondicionamiento
MODULO DE PROCESAMIENTO DE GAS
SEPARACION DEL AGUA, PETROLEO CRUDO Y GAS NATURAL
TRAMIENTO DEL AGUA PRODUCIDA
TRATAMIENTO DEL PETROLEO CRUDO
SISTEMA DE ALMACENAMIENTO
Venta de Gas Natural o Reinyeccin
Venta de lquidos (NGL)CO2 y/o venta de sulfuros
QUEMA DE GAS
GAS
PETROLEO
AGUAgua disponible o para reinyeccin
Venta de Petrleo
RESERVORIO Y POZOS
GLP
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Tratamiento de agua
Gasoducto TransredesSLUG
CATCHER
GAS
Sistema de Deshidratacin con glicol
Piscina API gua disponible o
para reinyeccin
PLANTA DE AMINA
AREA DE SEPARACION
Cribas Moleculares
Planta Criognica
Sistema de Compresin
Planta Dewpoint
Pozo de Reinyeccin de Agua
Camiones cisterna
Almacenamiento de GLP
Torre de estabilizacin
Almacenamiento de condensado
Reinyeccin de Gas
GASOLINA NATURAL
CONDENSADO
GLP
ColectorBulo Bulo
ColectorCarrasco
PozosBulo Bulo
PozosCarrasco
Planta de Tratamiento de Carrasco
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Mdulos de ProcesamientoGas natural
ACONDICIONAMIENTO
EXTRACCION DE GNL
1) ADSORCION2) ABSORCION3) CONDENSACION (J-T, TURBOEXPANSOR,
REFRIGERACION)
1) ENDULZAMIENTO2) DESHIDRATACION3) CONTROL DE DEWPOINT
ESTABILIZACION
TRATAMIENTO DEL PRODUCTO
1) TRATAMIENTO DEL PRODUCTO2) ENDULZAMIENTO (H2S, COS,CS2,
CO2)
1) DESMETANIZACION2) DESETANIZACION3) DESPROPANIZACION4) DESBUTANIZACION
Condensado
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Modulo de Extraccin de Lquidos y Tratamiento del Condensado
ACONDICIONAMIENTO EXTRACCION DE NGL
ESTABILIZACIONTRATAMIENTO
DEL PRODUCTO
NGL
COMBUSTIBLE
SUMINISTRO DE GAS
GAS NATURAL COMERCIAL
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Esta seccin se encuentra en la entrada a la planta deprocesamiento de gas natural. Est destinada a remover algunos detodos los siguientes contaminantes:
H2O Componentes Sulfurosos (H2S, CS2, COS,mercaptanos, etc)
CO2 N2
O2 Hg
Slidos, hidratos, asfaltenos, suciedad, etc
Mdulo de Procesamiento del Gas NaturalSeccin de Acondicionamiento
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La unidad de remocin de agua se denomina unidad de deshidratacin.Aqu pueden utilizarse los siguientes procesos:
Absorcin: Se utiliza soluciones de glycol (TEG-Trietileno de glicol) paraabsorver el gua del gas.
Adsorcin: Utiliza solidos desicantes (silica gel, alumina o maticesmoleculares de zeolitas) para absorver el gua del gas.
Condensacin: Est integrado con la unidad de refrigeracin en el mdulode NGL. Aqu el agua se condensa al efriar el gas.
Uso de membranas: Utiliza polmeros semi-permeables que retienenmoleculas de H2S, H2O, CO2 y dejan pasar a molculas de CH4, C2H6, etc.
Mdulo de Procesamiento del Gas NaturalSeccin de Acondicionamiento
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La unidad de remocin de H2S y CO2 se denomina unidad deendulzamiento y pueden utilizarse los siguientes procesos:
Absorcin qumica: Se utiliza solventes en base a amina y sirve pararemover H2S y CO2 .
Adsorcin fsica: Utiliza solidos desicantes (silica gel, alumina o maticesmoleculares de zeolitas) para absorver el gua del gas.
Lecho slido: Tamices moleculares, esponjas de hierro, xido de zinc. Sonlimitadas a remover H2S para concentraciones maores a 2000-3000 ppm
Otros: Conversin directa es aplicable para H2S, y el uso de membranas ydestilacin extractiva para remover CO2.
Mdulo de Procesamiento del Gas NaturalSeccin de Acondicionamiento
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La remocin del nitrgeno (N2) es alcanzada mediante un proceso defraccionamiento criognico desde el metano.
Las temperaturas de operacin varian con la presin pero pueden serinferiores a 300 oF (-185 oC).
La remocin del mercurio (Hg) desde el gas natural es necesariacuando se utilizan intercambiadores de calor de aluminio en el mdulode procesamiento de gas.
Esto se consigue haciendo atravesar el gas natural por un lechoimpregnado de azufre, as el mercurio reacciona y forma el HgS.
Mdulo de Procesamiento del Gas NaturalSeccin de Acondicionamiento
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Tiene el objetivo de extraer hidrocarburos lquidos a partir del gasnatural producido y poder ser comercializado en su mercado respectivo.
Entre estos hidrocarburos lquidos podemos mencionar:
Etano (C2): Es el NGL ms liviano y su mercado principal es la industriapetroqumica.
Propano (C3): Tiene como mercado el uso residencial y la industriapetroqumica.
Butano (iC4 y nC4): Tienen como mercado el uso residencial y la industriapetroqumica.
Gasolina Natural (iC5+): Contiene a molculas de pentano y componentesmas pesados, represena insumo importante para las refinerias.
Mdulo de Procesamiento del Gas NaturalSeccin de Extraccin de Lquidos (NGL)
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Entre los procesos comerciales de extraccion de NGL se tiene:
Absorcin: Donde los hidrocarburos de NGL son absorbidos por unacorriente destilada de hidrocarburos livianos y posteriormente recuperadasmediante procesos de destilacin.
Adsorcin: Utiliza solidos desicantes y permite recuperar C5+. Esteproceso es conocido como unidad de recuperacin de hidrocarburos(HRU).
Condensacin: Utiliza plantas de refrigeracin mecnica, turboexpansoreso vlvulas de expansin Joule-Thompson ( a propano o R-22) para enfriar lacorriente de gas y condensar los GNL.
Mdulo de Procesamiento del Gas NaturalSeccin de Extraccin de Lquidos (NGL)
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Sistema de Absorcin y Fraccionamiento
Los hidrocarburos lquidos son descargados del sistema dedeshidratacin al proceso de estabilizacin de condensados ofraccionamiento.
Un estabilizador entonces es una columna de fraccionamiento,diseada para separar selectivamente las partes livianas y pesadas deproductos vendibles.
Las corrientes de productos ms comunes son el C3, C4 y C5+. Por logeneral en la etapa de produccin, el C3 y el C4 se encuentrancombinados y se los llama Gases licuados de petrleo (GLP).
La separacin de estas corrientes de productos se denominafraccionamiento y se lleva a cabo por medio de la utilizacin de torres defraccionamiento.
Estabilizacin de Condensado o Fraccionamiento
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Sistema de Fraccionamiento de Condensado
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Corrientes Tpicas en Plantas de Tratamientode Gas Natural