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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



AGENDA Procesos de recuperación y remoción de diferentes

componentes. Producción de GNL Formación de sólidos Tecnología criogénica Conclusiones Bibliografía



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.



OBJETIVOS



Conocer los procesos que intervienen en la recuperación de hidrocarburos líquidos

livianos para su posterior venta.



OBJETIVO GENERAL



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



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



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.





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




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



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%.




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




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.



CONTROL DE PUNTO DE ROCÍO



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.



refrigerador

estabilizador

Producto C3+

Y-gradeIntercambiador

gas/gas

Gas residualIntercambiador

gas/refrigerante

Enfriador Gas

Separador frio

compresor



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.



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.



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.



REFRIGERATED LEAN OIL ABSORPTION



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.



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.



RECIDUE RECYCLE (RR)



RECICLO DEL RESIDUO



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.



GAS SUB-COOLED PROCESS



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.



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.



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.



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.



PROCESO DE RECICLO DE CARGA



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.



CONSIDERACIONES DEL FRACCIONAMIENTO



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.



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.



PRODUCCIÓN DE GAS NATURAL LICUADO (GNL)



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)



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)



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)



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



a) Compressorb) Condenserc) Accumulatord) Phase separatore) Heat Exchanger

TECNOLOGÍA CRIOGÉNICA



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.




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



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



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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