RECUPERACION DE HIDROCARBUROS

INTRODUCCIN Recuperacin y fraccionamiento en producto para venta. 1. La recuperacin est basada en cambios de fase, con agentes de

energa para separar (ESA) o agentes de masa para separar (MSA). Del volumen de gas se separa constituyentes lquidos especficos de GN por licuefaccin o condensacin. 2. Tipos de fraccionamiento, lneas de alimentacin, productos producidos.

RECUPERACIN ESA: El proceso de destilacin es la mejor ilustracin de cambio de

fase con ESA. Ej. Alcohol de agua. Mezcla de lquidos + calor lq + vapor Para caso de GNL, la separacin y recuperacin, se realiza por refrigeracin (remover calor) se condensa los ms pesados. Mezcla vapor HCs - calor lq + vapor MSA: Puede ser un material slido en contacto con gas (adsorcin), o un lquido en contacto con gas (absorcin)

PARMETROS DE CONTROL Implica 3 parmetros: P

T Composicin del sistema o concentracin. Para separar usando ESA, control directo de P y T se reduce por

refrigeracin, por las tcnicas sgtes: 1. Compresin refrigeracin 2. Separacin criognica, expansin a travs de una turbina 3. Separacin criognica, expansin a travs de una vlvula.

INTRODUCCIN La recuperacin de HCs requiere de operaciones

acondicionar el combustible o controlar pto. roco si existe potencial en condensar Control de variables: T , cada de P si est en regin de condensacin retrgrada. PROCESOS DE RECUPERACIN Refrigeracin Criogenia Turbo expansin

GN crudo contiene mezcla de hidrocarburos ms pesados, tiene comportamiento inesperado denominado retrgrada (diagrama

CONDENSACIN RETRGRADA

relacin P-T) importante control de punto de roco Fuera de curva envolvente existe una sola fase Dentro de envolvente existe dos fases En la envolvente 3 ptos., son importantes: Cricondentrmico (Tmx, existe 2 fases) Cricondenbar (Pmx, existe 2 fases) Punto crtico (pto., de encuentro de L y V a determinada P y T)

CONDENSACIN RETRGRADA

Condensacin Retrgrada:Presin operacin vs. 55 bar (a)

CURVA ENVOLVENTE P vs. TSalida de separador fro

-10 C

-6,5 C

CONDENSACIN RETRGRADA El PM de mezcla depende de componentes pesados.

Cricondenbar incremente con PM Cricondentermica depende de PM de los ms pesados Concentracin de ms pesados es relativamente menos

importante que su peso molecular

Ajuste de Punto de Roco - Tecnologas Disponibles Refrigeracin Mecnica. Joule-Thomson. Turboexpansin. Nuevas Tecnologas (TWISTER, VORTEX, etc.) Absorcin. Adsorcin sobre Slica Gel. Membranas.

Enfriamiento

Otros

REFRIGERACIN

El ciclo de refrigeracin comprende 4 pasos: 1. Compresin de vapor saturado desde pto A hasta B llegando a presin por encima de P vapor a T amb. 2. Enfriamiento con lquido refrigerante generalmente aire para la condensacin de HC, de pto B a C 3. Expansin, mediante una vlvula de expansin, por efecto Joule Thomson, en D est frio y condensado 4. Intercambio de calor con el fluido a enfriarse y se retorna al punto A, debido a la evaporacin del refrigerante.

Figura 7.3 muestra el diagrama de flujo de un sistema de etapa simple de refrigeracin con propano, con las condiciones de funcionamiento tpicas. Cada uno de los pasos se describen a continuacin: Etapa de compresin, el ciclo comienza con la entrada de propano el compresor como vapor a 14,5 psia (1 bar) y aproximadamente -40 F (-40 C), se comprime a 250 psia (17 bar), (punto A hasta B). La potencia necesaria para el compresor depende de la eficiencia del compresor, hay plantas de etapa mltiple con compresor reciprocantes. El trabajo de compresin es simplemente wS = (HB - HA) / HIS

PLANTA DE TURBOEXPANSIONOBJETIVO: Recuperacin de Gases Licuables C2 C3 C4 LPG GASOLINA

PLANTA DE TURBOEXPANSION PROCESO:

Expansin de un gas a alta presin produciendose un enfriamiento a muy baja temperatura y obteniendose trabajo mecnico y condensacin de lquidos.

PLANTA DE TURBOEXPANSIONGas

PRESSURE

Refrig. MecnicaB A

Liquid

Expander : CC : JT

Liquid + vapor

TEMPERATURE

PLANTA DE TURBOEXPANSIONCONSIDERACIONES PARA EL DISEOVariables de Proceso Composicin del gas Presin Temperatura Recuperacin requerida Presin requerida para gas residual

Limpieza del Gas

Especificacin de los productos Caudal

Seleccin de Materiales

PLANTA DE TURBOEXPANSIONPROBLEMAS

Contaminantes en el Gas de entrada Agua en la seccin criognica Dixido de Carbono (CO2) Sulfuro de Hidrgeno (H2S) Oxgeno

PLANTA DE TURBOEXPANSIONEQUIPOS Deshidratadores Filtro de Gas Intercambiadores Separador fro Turboexpander Columna deetanizadora

TurboexpanderSeal gas > sello gas Oil inlet> aceite de entrada

El esquema de recuperacin de lquidos, consiste bsicamente en el enfriamiento del gas por corrientes frias de la propia Unidad, seguido de la expansin en la Turbo-expansin. Con la liberacin de energia del gas hay brusca reduccin de temperatura y consecuente condensacin de los hidrocarburos. Algunas veces es empleada una refrigeracin adicional a travs de un fludo auxiliar, que generalmente es propano. El GN entra en la UPGN y pasa por un separador para retirar los condensados, luego sigue para la succin del compresor de carga que eleva su presin. Despus de la compresin, la temperatura del gas aumenta, y es suficientemente alta para dar calor al recalentador de la Torre desmetanizadora.

En todos los casos la presin del gas de alimentacin, es empleada, para producir la refrigeracin requerida, a los efectos de lograr la separacin de los componentes.

Las diferencias entre los distintos diseos, radican en las estrategias de recuperacin energtica, que cada uno de ellos emplea.Presin de operacin de columna demetanizadora o deetanizadora, segn se trate de recuperar, etano y superiores o propano y superiores respectivamente.

Arrastre. El gas que entra al turboexpansor debe estar libre de slidos y lquidos. (contiene pantallas de malla fina para proteger el dispositivo y la cada de presin a travs de la pantalla debe ser vigilado). El sello de gas (gas Seal). Este gas est aislado del gas de proceso, del aceite lubricante o del gas de proceso del eje. El gas debe ser calentado a 70 F [20 C] o ms, para evitar el engrosamiento del aceite lubricante, si se utiliza.

Lubricante bombas. Estas bombas deben mantener un flujo constante para lubricar los rodamientos. El gas que entra al turboexpansor debe estar libre de slidos y lquidos. Vlvulas de cierre. Un rpido cierre de la vlvula de cierre, se utiliza para el inicio y apagado

Los turbo expansores se usan en procesos de GN, cuando: Tienen altas presiones de alimentacin (ms de 400 psig) Productos con alimentacin variable Recuperacin de etano en gran cantidad (mayor de 30%) El mecanismo de trabajo, consiste en juegos alternados de toberas y labes rotativos, a travs de los cuales, el vapor o gas fluyen, en un proceso de expansin estable.

El turbo expansor, tambin se utiliza para convertir, la energa de una corriente de gas que se expande en trabajo mecnico.

Example 7.2 Utilice las condiciones de entrada y presin de salida suministrada en la tabla 7.4 para calcular la temperatura de salida y el trabajo generado por libra de entrada de gas. Para este ejemplo, supongamos que el gas es metano puro y el uso de diagramas Apndice B para hacer los clculos. Comparar este resultado a la temperatura de salida y el trabajo realizado si se produce una expansin JT sobre la cada de presin y temperatura de entrada del mismo.

TURBOEXPANSOR. Clculos:Condiciones de entrada del gas son -50 F y 1080 psia. A estas condiciones, para el metano puro, la entalpa h = 255 Btu / lb, y la entropa s = 0,69 Btu/lb- R.

La expansin ideal, es isentrpico, por lo que la lnea de entropa es constante a la presin de salida de 480 psia, que est cerca del lmite de saturacin de metano, donde la temperatura es de -138 F y h = 230 Btu / lb. El trabajo realizado es (255 - 230) = 25 Btu / lb. Sin embargo, la eficiencia de expansin es slo 77%, por lo que el trabajo efectivo es 0,77 (25) = 19.2 Btu / lb. La entalpa corregida final es 255-19.2 = 236 Btu / lb a 480 psia, que corresponde a alrededor de -135 F. Por lo tanto, la ineficiencia no afectan en gran medida la temperatura final, en este ejemplo. El efecto de la eficiencia en las plantas que procesan grandes cantidades de gas es significativo, tanto en refrigeracin y en la potencia perdida para la recompresin.

EXPANSIN JT La expansin JT, sigue la lnea de entalpa constante hasta la presin de salida de 480 psia, dando una temperatura de salida de -115 F. El trabajo obtenido durante la expansin es cero. Por lo tanto, el uso de un turboexpansor con 77% de eficiencia proporciona una salida de gas que es 20 F ms fra y, al mismo tiempo proporciona 19,2 Btu /lb de trabajo. El beneficio de turbo expansion en comparacin con la expansin de JT se nota en las plantas cuando el turbo expansor se pasa por alto y la expansin de JT se utiliza. En tales casos, la produccin de LGN puede caer hasta en un 80%.

LA CRIOGENIA Denominada tambin congelamiento ultra fro Tcnica utilizada para enfriar materiales a temperaturas muy bajas, como la temperatura de ebullicin del N2 (-195.79 C) e incluso ms bajas. Para lograr estas temperaturas se usan diversos productos siendo los ms conocidos el N2 y el He. Su uso en la industria de HC, se ha incrementado en los ltimos tiempos con especial inters en el GN, porque los procesos criognicos han permitido que el GN pueda ser licuefactado (reducido en volumen hasta en 600 veces su tamaa original - y convertido a lquido), para ser transportado mediante buques a destinos muy lejanos.

En trminos muy sencillos, una planta criognica es un complejo industrial que hace uso de procesos criognicos, procesos de enfriamiento a muy bajas temperaturas para conseguir objetivos determinados. En el procesamiento de hidrocarburos, una planta criognica puede ser usada para: 1. Separar el gas natural de sus lquidos 2. Para licuefactar el gas natural con la finalidad de hacer viable su transporte a puntos lejanos.

1. Separacin del gas natural de sus lquidos: El gas natural, al igual que el petrleo, es una combinacin de hidrocarburos. En un yacimiento de gas natural es posible encontrar gas natural combinado con petrleo, con otros hidrocarburos e incluso en algunos casos con agua. No obstante, para que el gas natural extrado del yacimiento pueda ser usado por los consumidores finales este debe pasar por un proceso para obtener lo que se conoce como gas natural seco, es decir, un gas natural al cual se le han extrado ciertos componentes que en conjunto formarn lo que se conoce como lquidos de gas natural.

Una vez deshidratado el gas natural pasa a una unidad en la cual se inicia los procesos de pre-enfriamiento utilizando fluidos frigorficos como el propano, en ciclos termodinmicos de refrigeracin. Seguidamente, el gas natural pasa a la unidad criognica, en la cual su temperatura se reduce considerablemente - hasta -161 C que es la temperatura en la cual el metano, principal componente del gas natural, se convierte en lquido - hasta ser condensado por medio de otro ciclo de refrigeracin.

Finalmente, el gas natural en forma lquida es enviado a los tanques de almacenamiento a una temperatura aproximada de -163 C y con una presin de 1,08 bar esperando a que sean embarcados en buques especiales o camiones cisterna que cuentan con sistemas que permiten mantener la temperatura y caractersticas del gas natural lquido hasta que llegan a su punto de destino. El gas en forma lquida llega a su destino y es regasificado de acuerdo a las caractersticas particulares de las empresas a las cuales estar dirigida la venta, y slo de este modo esta listo para ser usado.

PROCESOS CRIOGNICOS (JOULE THOMPSON) La recuperacin de HC se realiza a bajas temperaturas inferiores a -73C . Los procesos criognicos comprende 2 etapas: Licuacin Destilacin o rectificacin del lquido RECUPERACIN DEL HELIO El He presente en el GN, entre 2 a 5% y las condiciones crticas son -267.9 C y 2.26 atm. He, el componente ms ligero del GN y con suficiente reduccin T (-150 a -300F), de los gases a alta P, todos los componentes del gas excepto el He, son licuados. El GN es la nica fuente comercial del He.

Los procesadores trabajan a las T ms bajas y P ms altas, para licuar N2 y recuperar He. El He es licuado cerca al cero absoluto. Las fuerzas de atraccin intermolecular en el He son muy pequeas que slo a -272C y 26 atm pueden solidificarse. El He es la nica sustancia que carece de punto triple.

PLANTAS CRIOGNICAS EN EL PER A la fecha, en el Per existen dos plantas, y adicionalmente una est en construccin, que usan procesos criognicos. Ellas son: Planta de Separacin de Lquidos de Petro-tech, ubicada en el norte del Per. Planta de Separacin de Lquidos del Proyecto Camisea, ubicada en las Malvinas (Cusco). Ambas tienen como finalidad separar el gas natural de sus lquidos. Planta de Licuefaccin del gas natural, en construccin y ubicada en Pampa Melchorita con la finalidad de licuefactar el gas natural para su exportacin

FRACCIONAMIENTO

Adems de las columnas de destilacin convencional, otros dos tipos de columnas de destilacin columnas se encuentran comnmente en las plantas de gas: estabilizadores y demetanizadores. Estabilizadores son columnas despojadoras utilizadas para eliminar los productos finales ligeros de corrientes de NGL.Demetanizadores, tambin son columnas despojadoras, para eliminar el metano del producto NGL de fondo. Demetanizador tambin acta como separador fro final, un colector en fro de NGL lquidos, y la fuente de la recuperacin de algunos refrigerados por enfriamiento de corrientes tibias a la entrada.

ESTABILIZADORES

El objetivo principal de acondicionamiento de punto de roco o del combustible es para obtener un gas ms ligero. Sin embargo, el "producto" est en fase lquida conteniendo cantidad sustancial de voltiles. Para hacer que el producto lquido sea ms fcil de almacenar y recuperar los ms ligeros con fines de combustible o de venta de gas, muchos de los sistemas "estabilizan" el lquido por pasndolo a travs de una columna estabilizadora.La alimentacin al estabilizador, normalmente es por la parte superior de una columna de relleno o de platos, sin ocurrencia de reflujo. Para aumentar la extraccin de ligeros, la presin de la columna ser menor que la del separador de gas, que alimenta a la columna.

En algunos casos, un despojador de gas puede ser aadido cerca de la parte inferior de la columna, adems del calentador (reboiler) para producir flujo de vapor adicional y mejorar la remocin de los ligeros.

Esta funcin por lo general viene a ser como un costo de operacin adicional, porque el gas del separador est a baja presin y debe ser recomprimido, si se alimenta de nuevo en la corriente de entrada de gas aguas arriba de la unidad de tratamiento de gas.

DEMETANIZADOR Una caracterstica distintiva de las plantas de gas con altas tasas de recuperacin de etano, es la demetanizacin. La columna de demetanizacin difiere de las columnas de destilacin, en los siguientes: Tiene un dimetro mayor en la parte superior para dar cabida, predominantemente al vapor de alimentacin a la bandeja superior. Suele principalmente ser una columna de extraccin, y no tiene las tradicionales lneas de condensador-reflujo.

Puede tener varias entradas de alimentacin lquida por la parte baja de la columna, proveniente de los separadores de baja temperatura. Puede tener al lado varios reboilers, el objetivo principal es enfriar el gas transportado a a travs de la caldera, para recuperar parte de la refrigeracin disponibles en la corriente de NGL. Cuenta con gradientes de temperatura grandes, ms de 170 F (75 C).

La columna tiene dos funciones principales: acta como una torre flash en la parte superior por donde se alimenta, entra como un refrigerante, la corriente est en dos fases y se remueve el metano del producto de fondos. Dependiendo de la configuracin de la planta, la alimentacin puede ser desde un turboexpansor, una vlvula de JT, o un intercambiador de calor. En algunos configuraciones de columnas, tienen reflujo, pero la mayora de los demetanizadores no tienen reflujo. El producto de fondo NGL, suele ser objeto de control permanente del contenido de metano, que normalmente se mantiene por debajo del 0,5% del volumen lquido del etano, sobre una base libre de componentes mayores a C3. La parte superior de la columna por lo general funciona a -175 a -165 F (-115 a -110 C), con presiones entre 200-400 psig (14 a 28 bar).

La operacin del demetanizador a presiones ms altas reduce los costos de compresin.

Para recuperacin alta de etano, la columna debe operar cerca del extremo inferior del rango de temperatura, que se traduce en una carga de compresin ms alta. La columna demetanizadora suele tener 18 a 26 bandejas, y tiene una eficiencia de 45 a 60% o el equivalente a un lecho de columna rellena.

PROCESOS DE RECUPERACIN

En caso de recuperacin de etano, la T de procesamiento de gas deben ser tan bajas como -160 F (-110 C) y por lo general requieren una combinacin de refrigeracin externa y expansin. Presin de entrada de GN difiere en configuracin de la planta. Alta presin permite el uso de JT o turboexpansin, para proporcionar refrigeracin y recuperar etano. Con presin de entrada baja, ya sea refrigeracin externa o de entrada es necesario una compresin seguida de la expansin, requiere enfriar el gas, independientemente del grado de recuperacin de etano. Presin de salida requerida ayuda a decidir que tcnica debe adoptarse.

RESIDUE GAS BOOSTER

EXPANDER

INLET GAS

COLD SEPARATOR

NGL

DIAGRAMA DE PROCESOS ORTLOFF GSPRESIDUE GAS BOOSTER

EXPANDER

INLET GAS

COLD SEPARATOR

NGL

COLUMNA

Procesos de recuperacin de etano y superiores, la presin

de la columna demetanizadora entre 14 y 28 barg. Procesos para recuperar propano y superiores, la presin de la columna deetanizadora oscila entre 20 y 30 barg. Establecer la presin de operacin de la columna demetanizadora o deetanizadora, implica realizar una preevaluacin tcnico econmica de la unidad de recompresin. Establecidos los valores de estas variables, se calcular las recuperaciones obtenidas

PLANTA DE TURBO EXPANSION

PROCESOS DE RECUPERACIN En caso de recuperacin de etano, la T de procesamiento de gas deben ser tan bajas como -160 F (-110 C) y por lo general requieren una combinacin de refrigeracin externa y expansin. Presin de entrada de GN difiere en configuracin de la planta. Alta presin permite el uso de expansin JT o turboexpansin, para proporcionar refrigeracin y recuperar % baja de etano. Con presin de entrada baja, ser refrigeracin externa o compresin seguida de la expansin, si se requiere enfriar el gas, independientemente del grado de recuperacin de etano. Presin de salida requerida ayuda a decidir que tcnica debe adoptarse.

Los tres sistemas de recuperacin de hidrocarburos:

1. Control de punto de Roco y acondicionamiento del HC 2. Baja recuperacin de etano 3. Alta recuperacin de etanoControl del punto de roco y acondicionamiento de HC, es efectivo para separar a los HCs pesados del flujo de gases

SEPARADORES DE BAJA TEMPERATURA

Unidades de extraccin de baja T, consiste en enfriamiento condensacin parcial de flujo gas, luego aplicar un separador de baja temperatura. Cuando la presin de entrada es suficientemente alta y hacer aceptable la cada de presin, el enfriamiento se obtiene por expansin a travs de una vlvula J-T o turboexpansor. De lo contrario requiere de refrigeracin externa.

Si la presin de entrada es demasiada baja para la expansin, la corriente es enfriado por refrigeracin por propano. La ventaja de la refrigeracin directa es que la cada de presin se mantiene en un mnimo.

Los condensado >C3 del estabilizador van a almacenamiento

TWISTER

El gas entra y se expande a travs de una boquilla a una velocidad snica, provocando cada tanto de la temperatura y la presin y nucleacin de gotas. La mezcla de las dos fases en contacto y por fuerza centrfuga se crea un remolino y la separacin de las fases. El gas y el lquido estn separados en el difusor, el lquido se recoge en las paredes y las salidas del gas seco es por el centro.

VENTAJAS DEL SISTEMA INCLUYEN: Simplicidad. Sin partes mviles y no son necesarios los accesorios . Tamao pequeo y bajo peso. Dimetro de la boca de 1-pulgada (24-mm), de 6 pies (2 m) tubo largo y puede procesar 35 MMscfd (1 MMSm3 / d) a 1.450 psia (100 bar). Impulsado por rate de presin, no por presin absoluta. En general cada de presin relativamente baja. Sistema de recuperacin de 65 a 80% de la presin original. Alta eficiencia isentrpica. La eficiencia es alrededor del 90% en comparacin con 75 a 85% para Turboexpansores.

INCONVENIENTES DEL SISTEMA SON: Requiere alimentacin limpia. Slidos erosionan la tubera, por lo tanto requieren de un separador de filtro de entrada. Capacidad limitada, la. variabilidad de flujo se limita a 10% del diseo flujo. Esta limitacin se ve atenuado por el uso de tubos mltiples en paralelo. Salida de lquidos con gas infiltrado. Esta mezcla es del 20 al 30% del flujo total La mezcla puede ir a un separador gas-lquido para la recuperacin del gas, que podra requerir recompresin.

TUBO VORTEX Para el control de punto de roco y la deshidratacin, el tubo vortex (de vrtice) tiene dispositivo y el lquido recepcionado est conectado al tubo. El gas entra tangencialmente al tubo a travs de varios boquillas en un extremo del tubo, se expande y se transporta a velocidades cercanas a la snica al otro extremo. A medida que fluye por el tubo, el gas caliente y fro se separan. El gas frio entra en el centro del tubo. El gas caliente se ventea en direccin radial hasta el final, pero el gas fro se refleja de nuevo el tubo y sale un poco ms all de los inyectores de entrada.

El efecto de enfriamiento global es comparable a la de una expansin de JT, con un separador de baja temperatura. Sin embargo, el tubo de vrtice combina la expansin y la separacin en un solo paso. La presin de trabajo del tubo es de 500 a 3.050 psig (36 a 210 barg) y tasas de flujo son 20 a 140 MNm3 / h. El ratio de cobertura es de 15% para un solo tubo, pero puede ser incrementado por el uso de tubos mltiples en paralelo y la cada de presin ptima estara entre 25 a 35%

VORTEX

Despus de pasar por el separador de entrada, el GN se calienta en pre calentador hasta aprox. 45C. El GN tibio entra al separador vrtice tubular (Vortex

Tube Separator VTS) para remover agua y contenido de HCs y se despresuriza el gas al nivel de presin del gasoducto para ventas. Antes del VTS se inhibe con glicol para evitar formacin de hidratos. El gas fro y flujos de gas tibio son recombinados posterior al separador fro, donde se captan el agua e HCs.

Los lquidos son descargados a la unidad de regeneracin de glicol. La temperatura de gas seco para la venta ser incrementada en la calefaccin posterior de -10C hasta aprox 5 C, aproximadamente. Datos Tcnicos: Presin de trabajo max/ min.: 210 / 36 barg Flujo de gas max / min.: 20.000 / 140.000 Vnm/h Punto de condensacin: -10C a 36 barg

El tubo del vrtice de Ranque-Hilsch (tambin conocido como tubo de vortex), es una mquina de calor sin piezas mviles en su interior. El gas presurizado se inyecta en un compartimiento especialmente diseado. La forma interna del compartimento, combinada con la presin, acelera el gas a un alto ndice de la rotacin (sobre 1.000.000 RPM) debido a la tobera cnica que hay en su extremo. El gas est repartido en dos corrientes, una energa cintica que se transfiere a la otra, y dando por resultado flujos separados de gases calientes y fros.[1]

Instalaciones criognicas han hecho uso extensivo de aleta de aluminio para intercambio de calor , estas unidades consisten en canales formados por una delgada hoja de aluminio .

Placa de aleta en Intercambiadores

Ventajas: Ligero de peso. Excelente resistencia mecnica a temperaturas de -452 F (-268 C). Puede funcionar a presiones de hasta 1.400 psig (96 barg). Alta superficie de transferencia de calor. Hasta seis veces la superficie por unidad volumen de intercambiador de tubo y 25 veces la superficie por unidad de masa. Puede manejar ms de 10 corrientes de flujos de entrada en contracorriente y flujo cruzado

Inconvenientes y limitaciones en aletas Una sola unidad de construccin. Reparacin es ms costosa. Mx temp de funcionamiento aprox 150 F (85 C) Las concentraciones de agua, CO2, el benceno y p-xileno, debe

ser baja a fin de evitar taponamiento Difciles de limpiar Menos resistente. No acepta la manipulacin brusca. Limitado a fluidos no corrosivo para aluminio Susceptible a contaminacin por Hg. Amalgama de mercurio con aluminio destruye resistencia mecnica Susceptible a choques trmicos. Tasa de cambio de temp es 4 F / min (2 C / min), y la diferencia mxima entre dos flujos es 55 F (30 C).

Tecnologa relativamente nueva

Intercambiador de calor en circuito

Son resistentes y en funcin de los materiales de la construccin, llegan a altas temperaturas y presiones. Proporcionar gran superficie de calor.

Zona de transferencia de calor por unidad de volumen, es 800 veces en comparacin con 500 veces para intercambiadores de calor con aleta.

Fraccionamiento Adems de columnas de destilacin convencional, hay dos tipos

de columnas en las plantas de gas: estabilizadores y demetanizadores Estabilizadores son columnas despojadoras y sirven para recuperar los ms ligeros de NGL. Demetanizador, tambin son columnas despojadoras y sirven para remover CH4 del GNL. Demetanizador tambin acta como colector final de lquidos frios de lneas de refrigeracin.

Estabilizadores El objetivo principal de control de punto de roco o acondicionado de

gas para determinar su comportamiento. Fase lquida que contiene una cantidad sustancial de voltiles. Para hacer el producto lquido ms fcil de almacenar y recuperar. La alimentacin normalmente entra al inicio de columna de bandeja o empaque y no se produce reflujo. Reboiler instalado es para proporcionar vapor adicional y mejorar la remocin, genera incremento de costos

DemetanizadorGN con alto contenido etano se desmetaniza en plantas, las columnas de destilacin por: Incremento en dimetro en parte superior para dar cabida a la predominantemente alimenta de vapor a bandeja superior. Es tpicamente un despojador, no tiene el tradicional condensador de flujo-reflujo Puede tener varios orificios de alimentacin lquida por debajo de la columna procedentes de separador a baja temperatura. Al lado puede tener varias rehervidores, el objetivo principal es enfriar el

gas proveniente del rehervidor para recuperar algo de la refrigeracin disponible en el calentamiento del NGL. Tiene una gran gradiente de temperatura; sobre los 170 F (75 C)

Acta como un flash de tambor en la parte superior del alimentador,

que viene como un enfriador, en las dos fases de flujo y remueve metano del producto de la base. Dependiendo de la configuracin de la planta, la alimentacin puede ser desde turboexpansor, una vlvula J-T, o un intercambiador de calor. Algunas columnas tienen reflujo, pero muchos demetanizadores no tienen reflujo. El producto de NGL de la base tiene control permanente de contenido de CH4, que normalmente se mantiene por debajo del 0,5% vol lquido de etano, en base libre a C3+. La parte superior de la columna por lo general opera de -175 a -165 F (115 a -110 C) y presiones de 200 a 400 psig (14 a 28 barg). Operacin de demetanizar a mayor presin reduce costos de compresin. Para alta recuperacin etano, la columna debe funcionar cerca de temperaturas ms bajas, lo que se traduce en una mayor compresin de carga. El demetanizador generalmente tiene 18 a 26 bandejas, que operan con eficiencia de 45 al 60% o un equivalente si la columna es de lecho empacado.

Depende de variables:

LOS PROCESOS DE RECUPERACIN

Volumen de gas Composicin de gas Las presiones, de entrada y salida Control de Punto de roco hace eficiente la operacin y la estabilizacin de los lquidos producidos es especfica. Aunque el gas a temperaturas bajas en un separador de temperatura (LTS) puede bajar hasta -40 F (-40 C), slo un separador de fro es necesario para separar ligeros del lquido. Dos nuevas tecnologas, Twister y tubo de vrtice, hacen que el control de punto de roco y acondicionado del combustible un proceso de un solo paso. El proceso de recuperacin esencialmente es un separador de baja temperatura, salvo que el fraccionamiento de lquido fro, se aade para aumentar la recuperacin.

Recup. de Hidrocarburos - Rendimientos Tpicos

Tipo de Proceso / Producto Etano Propano Butano Gasolina Adsorcin con Tamices 5 35 65 80 Refrigeracin simple (-25C) 25 55 85 98 Absorcin (15C) 5 40 75 90 Absorcin refrigerada (-25C) 15 75 90 95 Expansin Joule-Thompson (-85C) 70 90 98 100 Turboexpansin (-90C) 85 98 100 100

PLANTA DE TURBOEXPANSION

Anlisis de las potencias requeridas

PLANTA DE TURBOEXPANSION

Anlisis de los rendimientos de recuperacin

Recuperacin de HidrocarburosClculo de retenido en procesoA B

Area

Yacimiento

Volumen Poder Calorfico (Sm3/dia) (Kcal/m3) 915.000 9600,2

1.- Clculo de Gas ResidualC D E=C*(1-D / 100) F=E/ SUM(E)*100 G

N2 CO2 C1 C2 C3 iC4 nC4 iC5 nC5 C6 C7+ Total

Composicin (% Molar) 2,097 1,975 87,629 5,161 1,505 0,419 0,613 0,266 0,173 0,116 0,045 100,000

Recuperacin (%)

88,000 98,500 99,500 100,000 100,000 100,000 100,000

Gas Residual Gas Residual (m3/100m3) (% Molar) 2,097 2,160 1,975 2,035 87,629 90,291 5,161 5,318 0,181 0,186 0,006 0,006 0,003 0,003 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 97,052 100,000

Poder Calorfico Sup. (Kcal/m3) 0,0 0,0 9008,7 15785,4 22444,2 29004,9 29098,1 35685,1 35756,8 42420,3 49079,0 9038,4

3.- Resumen de ResultadosM N O=M*N/ 9300

Producto Gas Rico Gas Residual Propano Butanos Gasolina

Unidad (Sm3/dia) (Sm3/dia) (kg/dia) (kg/dia) (lts/dia)

Cantidad 915.000 888.026 23.016 23.811 30.057

P.C.s (Kcal/ Volumen Equiv. [/m3],[/Kg],[/lt]) (m3 de 9300Kcal) 9600,2 944.538 9038,4 863.044 12034,4 29.784 11823,1 30.271 6633,8 21.440

4,- ValorizacinP Q R=P*Q

Producto

Unidad

Cantidad 944,54 863,04 23,02 23,81 30,06

2.- Clculo de ProductosH =C*D / 100 I J=H *I K=H *I L=H / I*1000

N2 CO2 C1 C2 C3 iC4 nC4 iC5 nC5 C6 C7+ Total

Productos Dens. (kg/m3) (m3/100m3) y Relacin G/L 0,000 0,000 0,000 0,000 1,325 1,8989 0,413 2,5394 0,610 2,5473 0,266 194,0 0,173 193,8 0,116 166,3 0,045 140,6 2,948

Propano (kg/100m3)

Butanos (kg/100m3)

Gasolina (lts/100m3)

Gas Rico (Mm3/dia eq.) Gas Residual (Mm3/dia eq.) Propano (Tn/dia) Butanos (Tn/dia) Gasolina (m3/dia)

Precio ($/unid) 45,0 45,0 150,0 150,0 90,0 Benef./Prdida

Monto Total ($) 42.504,21 38.836,99 3.452,44 3.571,61 2.705,10 6.061,92

2,515 1,049 1,553 1,372 0,893 0,698 0,321 3,285

NOTA:

Los valores de densidad, poder calorfico y relacin gas/lquido utilizados fueron obtenidos a partir de la publicacin GPA 2145 SI-95 "Phisical Constants of Paraffin Hydrocarbons and other Components of Natural Gas"

2,515

2,602