PRACTICO # 2 Diseos de plantas de Gas

NOMBRE: JOSE SERGIO ARCE AGUILERAREGISTRO: 200904574MATERIA: PROCESOS DEL GAS NATURAL II DOCENTE: ING. ROMULO SANCHEZ HERBASPRACTICO # 2

Diseos de plantas de GasUNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENOFACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIAINGENIERIA PETROLERATRABAJO:Disear una planta de gas y explicar la funcin de cada equipo. Con 4 pozos productores de gas, condensado y agua, donde los lquidos son volmenes grandes y el gas contiene alta concentracin de CO2INTRODUCCION:

El objetivo del procesamiento del gas natural es eliminar los contaminantes, incluyendo los componentes corrosivos (agua y gases cidos, sobre todo el Sulfuro de Hidrgeno su carcter contaminante), los que reducen el poder calorfico, como Dixido de Carbono y Nitrgeno) y los que forman depsitos slidos a bajas temperaturas, como el agua y Dixido de Carbono, para despus separar los hidrocarburos ms pesados como el metano, que constituyen materias primas bsicas para la industria petroqumica.Etapas de los procesos del gasLas etapas normales en el procesamiento del gas natural son la deshidratacin (eliminacin de agua, usualmente con adsorbentes slidos, como almina o mallas moleculares), el endulzamiento (eliminacin del Sulfuro de Hidrgeno y Dixido de Carbono con soluciones absorbentes, y la recuperacin criognica de etano e hidrocarburos ms pesados (condensacin de estos componentes a bajas temperaturas, del orden de 212F, y destilacin fraccionada de los lquidos condensados). OBJETIVOEn forma general se debe realizar los diferentes procesos en el gas natural para lograr los siguientes objetivos: OBJETIVOS:1. Maximizar la seguridad de las instalaciones y de las personas. 2. Minimizar las fallas operacionales. 3. Adecuar el gas a las especificaciones exigidas por los clientes (Especificaciones tcnicas de gasoductos). 4. Proteger el medio ambiente.

DISEO:

Ahora describiremos el diseo planteado en la primera parte del trabajo en el cual tenemos 4 pozos productores de gas, condensado y agua donde los lquidos son volmenes grandes y la concentracin de CO2 es alta

Se llevara el gas a tratar por 2 procesos importantes, dada las caractersticas de los fluidos producidos en los 4 pozos, estos son:Proceso de deshidratacinProceso de endulzamiento

TECNOLOGAEn el diseo de la planta en el rea de deshidratacin, el proceso se lo realizara, mediante el sistema-glicol trietilenglicol (TEG)

En el diseo de la planta en el rea de endulzamiento, el proceso se lo realizara, mediante el sistema-amina Metildietanolamina (MDEA)

LlegadaPrimeramente mostramos el diseo de llegada a la planta de los 4 pozos productores

PROCEDIMIENTOAl llegar los pozos 4 pozos a la planta entran a la zona de scrapper del cual, depende que queramos hacer con los fluidos, irn a los manifold de produccin o entrada a los manifold de prueba.Debido a que los volmenes de lquidos son grandes tenemos un Slug ctcher, para amortiguar la llegada de volmenes significativos de liquido, que puedan afectar o daar a los equipos. Luego los fluidos provenientes del manifold de produccin pasan al separador de produccin, en este caso trifsico, donde el condensado y el agua sern llevados a su reacondicionamiento y/o posterior almacenamiento, y el gas que es el tema de estudio ser llevado a los dos procesos ya mencionados anteriormente para su acondicionamiento para la venta.Diseo de planta del proceso de deshidratacin con TEG

El vapor de agua es probablemente la impureza ms comn indeseable en una corriente de gas. Cuando el gas se comprime o se enfra, el vapor de agua se convierte a una fase lquida o slida. El agua lquida puede acelerar la corrosin y reducir la eficiencia de la transmisin del gas. El agua en estado slido forma hidratos helados, que pueden tapar las vlvulas, accesorios e incluso las lneas de gas. Para prevenir estas dificultades algo del vapor de agua se debe quitar de la corriente del gas antes de transportarlo por lneas de transmisin. Adems no se encuentra bajo especificaciones de venta

DEFINICINDeshidratacin 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 roco y por ello el proceso de deshidratacin se llama tambin acondicionamiento del punto de roco.

PROCESO DE DESHIDRATACIONA continuacin mostraremos el diagrama de flujo del diseo de deshidratacin.

GasHmedo96 MMPcsGE=0,67LquidosContactorPre-calentadorGlicolRico94,3% TEG1015LPCA100F110F200FCalentador353F300F157FBomba110F%TEG=98,5Gas SecoW=7 lb/MMpcsGlicolCalorVapor de AguaRehervidor (353F)Pobre%TEG=98,5GasPurificadorTanque de expansinCondensadoFiltroDiagrama de flujo de una planta de deshidratacin con Glicol (TEG)Absorbedor de glicol o contactor:

Es una torre empacada donde el gas, cargado con agua, se pone en contacto en contracorriente con el glicol limpio o deshidratadoEl glicol que llega por la por la parte superior va bajando a medida que llena los platos o bandeja de burbujeo, mientras tanto el gas que sube, entra por la parte inferior de la torre de absorcin y se pone en contacto con el glicol que baa los platos; rompe el sello liquido y sale a la superficie para entrar, nuevamente en contacto intimo con el glicol de la bandeja superior. Cuando el gas natural burbujea en el lquido se va produciendo una trasferencia de masas, en la cual le entrega al TEG el agua que trasporta.El glicol llega a la torre con un porcentaje aproximado del 98.7% por peso y sale por el fondo habiendo absorbido el agua que debe retirar de la corriente de hidrocarburos, por lo cual su pureza baja a 95.3% p/p aproximadamente.Cuanto ms alta sea la pureza a la cual entra el glicol, mejor ser su capacidad de absorcin, de all la importancia de una buena regeneracin y del uso del gas de despojamiento Este equipo se encuentra ubicado en un diseo de planta, despus del separador de entrada a la unidad de deshidratacin

Tanque o Vlvula de expansin: Debido a que por lo general, el glicol en el horno esta a presin atmosfrica y en el contactor existe alta presin, se debe usar una vlvula para lograr los siguientes aspectos:Cada de presinControl del nivel de glicol en el contactor Este equipo se encuentra ubicado a la salida del glicol rico y antes de entrar al horno de regeneracin

Tanque de venteo o separador de Glicol e Hidrocarburos lquidos

Es el recipiente donde se separa el gas y el condensado que arrastra el glicol desde el absorbedor, normalmente conocido como tanque de venteo cuyo tiempo de retencin, para efectos de diseo varia de 20 a 45 minutos. La presin de trabajo est entre 50 y 75 lpcm. Algunos fabricantes afirman que, en plantas que manejan 3 MM pcdn o menos, no siempre se justifica la instalacin de estos separadores, nuestra sugerencia es que siempre se instale el tanque de venteo, porque evita que los hidrocarburos que se condensan en el contactor sean descargados en el regenerador caso en el cual pueden producir accidentes.Adicionalmente, algunas plantas suelen tener un separador instalado a la salida del gas tratado, cuyo nico fin es recoger los lquidos que sean arrastrados cuando se opera la planta de manera indebida o se genera espuma en el absorbedor. El arrastre es uno de los problemas ms comunes en este tipo de plantas

Filtros

Sirven para separar impurezas tales como: productos de degradacin del glicol, hidrocarburos de alto peso molecular, productos de corrosin y otras impurezas arrastradas por el gas.El filtro ms usado es el tipo de elemento, capaz de retener partculas de 5 a 10 micrones, a una diferencia de presin de 2 lpcm cuando est limpio y de 20 lpcm cuando est sucio. Tambin se usa carbn activado.Se encuentran ubicados despus del tanque de expansin o tambin a la salida de la torre de regeneracin

INTERCAMBIADORES

El glicol rico a temperatura ambiente, se utiliza para enfriar el glicol pobre que viene del horno, usando intercambiadores de tubo y carcasa o de doble tubo. Algunas veces se emplea para intercambiar energa en un serpentn que se instala en el tope del acumulador de glicol, con lo cual se facilita la desorcion de los gases en el tanque de venteo y se precalienta el glicol.El glicol rico se puede calentar hasta 300 F, utilizando la solucin caliente que sale del horno, con el fin de ahorrar combustible. A la salida del intercambiador, el glicol pobre puede ser enfriado hasta 200 F Estos intercambiadores se encuentran antes de la entrada de glicol rico a la regeneradora y a la salida de glicol rico de la torre contactora

Regeneradora

El regenerador cuya parte principal es el horno, puede calentarse con vapor de agua, aceite de calentamiento o fuego directo. El diseo del horno debe asegurar la evaporacin del agua hasta alcanzar la concentracin deseada. La torre regeneradora remueve la mayor parte del agua absorbida por el glicol, dejando el producto regenerado con una pureza que vara entre el 98.5% y el 99% p/p. Trabajando con TEG en una torre con presin atmosfrica se puede lograr un grado de pureza del 98.7% por peso Este equipo se encuentra despus del tanque de venteo, filtros e intercambiador, siguiendo la circulacin de glicol rico

BOMBA:

Son componentes claves en una planta de deshidratacin, porque se encargan de garantizar la circulacin del glicol dentro de la planta. El tipo ms utilizado es el de desplazamiento positivo, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:La velocidad de la bomba estara limitada de 300 a 350 r.p.m.El lubricante no puede estar en contacto con el glicol.La temperatura de bombeo podra limitarse a 170 F.Para asegurar el bombeo se instala un acumulador de glicol

Diseo de planta del proceso de endulzamiento con MDEAAdems de hidrocarburos pesados y vapor de agua, el gas natural frecuentemente contiene otros componentes que deben ser removidos, tales como el CO2, el H2S y otros compuestos de azufre como los mercaptanos, los cuales son componentes que requieren ser removidos completa o parcialmente del gas natural. El CO2, el H2S y otros compuestos de azufre presentes en el gas natural agrio son conocidos como gases cidos, los cuales pueden generar graves problemas de corrosin tanto en los equipos de produccin como de transporte de gas. En los Estados Unidos, la permisibilidad de gases cidos en los gases naturales es de 2 a 3% de CO2 y de 4 ppm para el H2S. Los requerimientos actuales para algunas ventas pueden variar dependiendo de las negociaciones entre el vendedor y el comprador.

DEFINICIONEndulzamiento del gas naturalEndulzamiento es el trmino que se le aplica al proceso de remocin de gases cidos tales como CO2, H2S y otros compuestos de azufre presentes en el gas natural. El principio de este proceso es neutralizar los gases cidos bien sea por procesos fsicos o qumicos. Adems, el proceso en s requiere una fase de regeneracin en donde se recupera el compuesto de endulzamiento, convirtiendo el sistema en un proceso cclico, esto con fines econmicosRazones por la cual debe realizarse el endulzamiento del gasSeguridad del proceso que se realiza.Control del proceso de corrosin.Especificaciones de los productos producidos en un proceso.Disminuir los costos del proceso de compresin.Satisfacer las normas de gestin ambiental.Evitar el envenenamiento de los catalizadores.

A continuacin mostraremos el diagrama de flujo del diseo de endulzamiento.PROCESO DE ENDULZAMIENTOGas AgrioSeparador de EntradaLquidosTanque de flasheoGas de flasheoHidrocarburosGas dulceAbsorvedorInyeccin de antiespumanteBomba de circulacinBomba BoosterBomba de ReflujoMake up waterEnfriador de aminaCondensador de ReflujoSeparador de salidaSurface TankAcumulador de reflujoInyeccin de antiespumanteFiltroFiltroRehervidorRecuperador de MEAIntercambiador de amina rico-pobreSTILLGas secoDiagrama de flujo de un sistema de endulzamiento con aminaSeparador de Gas/Lquidos Filtro Coalesedor

Elimina lquidos y slidos que pueden afectar la operacin de la planta.Hidrocarburos Liquido (espumamiento)Aguas Saladas (espumamiento y corrosin)Sulfilo de Hierro (espumamiento)Qumicos para tratar Pozos de Gas (espumamiento y corrosin)Aceites de compresores (espumamiento)

Contactora:

Torre donde los gases cidos (H2S y/o C02) son removidos del gas natural por la amina (MDEA).Las torres utilizan platos. Pueden ser de los siguientes tiposPueden ser de uno, dos, tres o cuatro pasesPueden tener abertura ajustables o fijadasPueden ser de Vlvulas, Capas o PlatosLas cadas pueden ser al lado de los platos a al centro de los platosPueden tener una o mltiples puntos de adicin de amina

Tanque de Flasheo

Es utilizado para flashear hidrocarburos que estn disueltos en la solucin de amina. Los hidrocarburos producidos se usan como combustible o se manda a quemar.Normalmente opera a 75 psig o menos cuando la presin de la contactora es arriba de 1000 psigPuede tener una contactora de amina en el flujo de gas para remover a H2S de los hidrocarburos flasheados (Puede resultar altas perdidas de amina)Normalmente se localiza entre el contactor y el intercambiador de amina rica/pobrePuede ser de 2-fases (gas-amina) o 3-fases (gas-HC liquido-amina)

Intercambiador de Calor Amina Rica/Pobre

Reduce la temperatura de la amina pobre saliendo de la Regeneradora y aumenta la temperatura de la amina rica entrando a la Regeneradora.- Normalmente es de tubo/carcasa pero intercambiadores de tubo/platos tambin son utilizados.- Amina rica pasa por los tubos y la amina pobre por la carcasa.E1 diseo debe minimizar el flasheo de gases cidos (carcasa fija de presin lo ms cerca posible a la regeneradora).Los requerimientos de la rehervidora ser 50% ms alto si no se disea as.Un problema comn es la corrosin/erosinEs causado por la liberacin de gases cidos a la salida de la amina rica.El potencial de corrosin se aumenta cuando la carga de los gases cidos se aumenta por una reduccin en el flujo de amina o en la concentracin de amina.Es importante mantener suficiente flujo de amina y presin para mantener una fase en el flujo.

Regeneradora/Rehervidora

Regenera la solucin de amina por la adicin de calor para:aumentar la temperatura de la amina rica entrando a la regeneradora. Calor sensible.Calor es necesario para cambiar la reaccin y remover el H2S y/o C02 de la solucin. Calor de reaccin.Calor es necesario para mantener el radio de reflujo en la parte superior de la regeneradora. Calor de vaporizacin.90-95% de los gases cidos son removidos de la solucin en la regeneradora.El residual es removido en la rehervidora.El punto de hervir de la solucin depende solamente de la composicin de la amina, la concentracin de amina y la presin que se mantiene en la regeneradora/rehervidora.Un incremento de presin a una temperatura constante resulta en temperaturas ms altas pero produce menos vapor por el incremento de la demanda de calor sensible.

Reflujo

La funcin del condensador de gases cidos es para condensar y enfriar el agua de vapor a lquido.Los gases cidos y el agua se separan en el tanque de reflujo.El agua regresa a la parte superior de la regeneradora como reflujo..La razn del reflujo es para minimizar la concentracin de amina en la parte superior de la regeneradora.

Normalmente hay de 1 a 1.5 % amina en el reflujoEl Radio de Reflujo se define: mol agua / mol gases cidos saliendo de la regeneradora antes del condensador.

Filtros

Sirven para remover contaminantes qumicos como jabones, molculas grandes de hidrocarburos, y productos de degradacin.Filtros MecnicosSon usados para remover partculas (tierra, productos de corrosin, sulfato de hierro, etc.) que puede causar espumacin, corrosin, y gas dulce fuera de especificacinPueden ser de cartuchos, bolsas, o de tipo pre-cubiertosSon disponibles en rangos de 1-100 micrones.Los elementos son cambiados basados en la diferencial de presin.Pueden tratar todo el flujo de amina o una parte del flujo. Se pueden usar con amina pobre o rico (normalmente se usan para amina rica).Se pueden usar antes y/o despus del filtro de carbn.

Enfriador de Amina Pobre

Enfra la amina pobre del intercambiador a la temperatura apropiada para uso en el contactor.Las condiciones ambientales determinan que temperaturas se pueden lograr con la amina pobre.

Filtro de Carbn

Tiene que ser carbn activadoNormalmente trata una parte del flujo de amina rica.Es usado para remover hidrocarburos, productos de degradacin de aminas, algunas sales termoestables y hierro.Tambin sirve como un filtro mecnico.Puede reducir la corrosividad de la solucin de aminaEs recomendado para cualquier uso de amina.

Tanque Surge

Debe ser lo suficiente grande para mantener el flujo a las bombas durante problemas con el sistema.Normalmente es un tanque de almacenamiento tipo API.OperacinAlmacenamiento de amina de adicin.La concentracin de Amina normalmente es de 99.9 % Peso.Normalmente tiene una purga de nitrgeno o gas natural para prevenir el contacto con oxigeno.