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• Juan Pablo Chavez Ixtepan

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«MÉTODOS DE ACONDICIONAMIENTO DE GAS NATURAL»

Que es el Gas Natural ?

Es una mezcla de hidrocarburos livianos que se encuentran en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presión ambiente en los yacimientos.

Está compuesto (en porcentajes molares aproximados) en su mayor parte por

metano (70-90%) y en menores proporciones etano (5,63%), propano (0,76%) y butano (0,23%). Puede contener, también, anhídrido carbónico (1,89%), oxígeno y compuestos de azufre.

Densidad (aire= 1): 0, 612

Definiciones. • Gas Seco: Este es un gas natural del cual se han separado los líquidos del gas natural, el gas seco esta constituido fundamentalmente de metano y etano. Hay que dejar bien claro, que el termino gas seco o pobre, esta relacionado con la poca capacidad de producir hidrocarburos líquidos, y nada tiene que ver con el contenido de agua.

• Gas Húmedo: Este es un gas del cual se pueden obtener una riqueza líquida del hasta 3 GPM (galones por mil pies cúbicos normales de gas). No existe ninguna relación con el contenido de vapor de agua que pueda contener el gas. Según sea el valor de la riqueza líquida y contenido de Heptano y compuestos mas pesados (C7+), el yacimiento de gas húmedo o rico se puede convertirse tambien en gas condensado, el cual tiene que tener un miínimo de C7+= 12.5%.

Definiciones. • Gas Condensado: Este gas se puede definir con un gas con líquido disuelto. El contenido de metano es de C1 > a 60%. La mezcla de hidrocarburos a las condiciones iniciales de presión y temperatura se encuentra en fase gaseosa o en el punto de roció.

• Gas Acido: Este es un gas cuyo contenido de sulfuro de hidrógeno (H2S) es mayor que 4 ppm,V. En el Sistema Británico de Unidades este significa, que hay 4 lbmol de H2S/1x106 lbmol de mezcla. • Gas Dulce: Este es un gas que contiene cantidades de Sulfuro de Hidrógeno (H2S), menores a cuatro (4) partes por millón en base a volumen (4 ppm, V) y menos de 3% en base molar de Dióxido de Carbono (CO2).

Planta de proceso de gas natural: es el conjunto de instalaciones de carácter industrial, destinadas a efectuar la separación de metano, etano, propano, butano, gasolina, agua, CO2, H2S contenidos en el gas de yacimientos, pudiendo ser clasificadas en dos grandes rubros: plantas de recuperación y plantas de acondicionamiento.

Planta de recuperación de hidrocarburos del gas natural: es el conjunto de instalaciones destinadas a extraer, del gas de yacimiento, etano, propano, butano y gasolina. Planta de acondicionamiento de gas natural: es el conjunto de instalaciones compuestas fundamentalmente por equipos destinados a extraer, del gas de yacimiento agua, CO2, H2S e hidrocarburos pesados, antes de inyectarlo a

gasoducto, a los efectos de evitar problemas de transporte.

ENDULZAMIENTO DEL

GAS NATURAL

Endulzamiento del Gas Natural. Es la parte del proceso donde se lleva acabo la retención del acido sulfhídrico y el bióxido de carbono de una corriente de gas natural amargo utilizando una solución acuosa de aminas a baja temperaturas y alta presión.

PROCESOS DE ENDULZAMIENTO DE GAS NATURAL

Siete categorías de procesos de endulzamiento. • Proceso con solventes químicos.

• Proceso con solventes físicos. • Proceso con solventes híbridos o mixtos. • Proceso de conversión directa (solamente para remoción del H2S). • Proceso de lecho solido o seco, membranas y otros. • Membranas y otros procesos de endulzamiento. • Procesos criogénicos.

Procesos con solventes químicos. En estos sistemas los componentes ácidos del gas natural reaccionan químicamente con un componente activo, para formas compuestos inestables en un solvente que circula dentro de la planta. La solución rica, inestable, se puede separar en sus integrantes originales mediante la aplicación de calor y/o por reducción de la presión, para liberar los gases ácidos y regenerar el solvente.

Procesos con solventes físicos. Estos procesos se caracterizan por su capacidad de absorber, de manera preferencial, diferentes componentes ácidos de la corriente de hidrocarburos.

Procesos con solventes híbridos. Los procesos híbridos trabajan con combinaciones de solventes físicos y químicos, y naturalmente, presentan las características de ambos. La regeneración se logra por separación en múltiples etapas y fraccionamiento. Dependiendo de la composición del solvente, puede remover CO2, H2S, COS, CS2 y mercaptanos.

Procesos de conversión directa. Los procesos de conversión directa se caracterizan por la selectividad hacia la remoción del sulfuro de hidrogeno (H2S). El H2S es removido preferencialmente de la corriente de gas por un solvente que circula en el sistema. Los solventes pueden ser reducidos fácilmente por el H2S y rápidamente oxidados por el aire, para producir azufre elemental.

Otros procesos. Mallas Moleculares: Las mallas moleculares pueden ser usadas para adsorber físicamente los componentes ácidos, tales como el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de

carbono y luego se regeneran utilizando temperaturas elevadas o gas de baja presión.

Membranas: Un proceso cuyo interés se viene incrementando el uso de membranas permeables para la separación del gas acido. La separación se logra aprovechando la ventaja de las diferencias de afinidad/difusividad.

DESHIDRATACIÓN DEL

GAS NATURAL

Deshidratación del Gas Natural. Todo gas natural de producción está totalmente saturado con agua en su fase de vapor, porque proviene de un yacimiento saturado (en equilibrio) con agua. Además generalmente el gas contiene CO2 y H2S que remueven con soluciones acuosas tales como aminas, carbonato de potasio, etc., que saturan el gas con

agua. A fin de remover la mayor cantidad de agua, es necesario deshidratar el gas por las siguientes razones: • Evitar formación de hidratos. • Cumplir con especificaciones como gas de venta. • Minimizar la corrosión.

Deshidratación del Gas Natural. • Hidratos. Los hidratos son compuestos sólidos que se forman como cristales, tomando apariencia de hielo. Se forma por la combinación de agua con hidrocarburos livianos y/o gases ácidos (CO2 y H2S).

Los hidratos se forman a bajas temperaturas, altas presiones y gas con agua libre o cerca del punto de roció.

Se presenta una breve descripción de la mayoría de métodos que son utilizados para deshidratar el gas Natural: a) Absorción con glicoles. b) Adsorción con sólidos desecantes. c) Refrigeración: • Enfriamiento con refrigerantes tales como propano.

• Expansión del gas para alcanzar el enfriamiento mediante el efecto Joule-Thompson. Los dos primeros mencionados son los más extensamente utilizados en la industria.

PROCESOS DE DESHIDRATACIÓN DE GAS NATURAL

Deshidratación con Glicoles. Durante los últimos años, la absorción con solventes líquidos ha dominado el campo de la deshidratación del gas natural, utilizando principalmente soluciones de glicoles. Es un proceso continuo y es preferido cuando solo se quiere llegar a valores de punto de rocio especificado para venta.

Desecantes Sólidos. La deshidratación con los sólidos desecantes trabajan bajo el principio de la adsorción. La adsorción implica una forma de adhesión entre la superficie del sólido desecante y el vapor de agua en el gas.

El agua forma una película extremadamente escurridiza que es sostenida por la

superficie del sólido desecante por fuerzas de atracción, pero no existe reacción química.

Enfriamiento de Gas con propano. Consiste esencialmente en el enfriamiento del gas de modo de promover el propano y los hidrocarburos mas pesados.

Expansión Joule-Thompson. Estos procesos son basados en el principio de que el gas bajo presión puede experimentar una elevada caída de temperatura durante una brusca reducción de la presión. Este fenómeno es conocido como el efecto de Joule-Thompson. La caída de presión obtenida y la cantidad de hidrocarburo líquido en la fase gas podría determinar la cantidad de enfriamiento que debería de alcanzarse. Esta técnica es claramente exitosa en corrientes de gas con altas proporciones de

recuperación de hidrocarburos de forma que temperaturas extremadamente bajas no son necesarias en la sección del separador. JT Plant Flow Animation

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