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• José Emilio Cardona

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UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA CARRERA: ING. PETROLERA

PRACTICO # 2 PROCESO DE DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL ESTUDIANTE:

COLQUE SAUCANI ARELY

MATERIA:

PROCESOS DEL GAS NATURAL II

DOCENTE:

ING. SANCHEZ HERBAS ROMULO

GRUPO:

P Santa Cruz-Bolivia

DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL

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PROCESO DE DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL 1. INTRODUCCION El gas natural es un combustible fósil que se encuentra en el subsuelo y que al igual que el crudo, procede de la descomposición de la materia orgánica. El gas natural es una mezcla de hidrocarburos ligeros entre los que se destaca el metano, Los otros hidrocarburos, unos en forma de gas y otros como líquidos, son parte del gas en menores porcentajes. Tal como se extrae del yacimiento el gas natural es un producto incoloro e inodoro, no toxico y más ligero que el aire. Es normal que, en el gas natural exista agua en estado de vapor. 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 CO 2 y H2S que se 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: 1. Evitar formación de hidratos. 2. Cumplir con especificaciones como gas de venta. 3. Minimizar corrosión. Para diseñar un sistema de deshidratación se requiere información preliminar tal como presión, temperatura, composición y rata de flujo de gas. Normalmente el gas está saturado cuando llega a la planta o cuando sale de una unidad de endulzamiento. Además, con base en la composición húmeda, debe determinarse la temperatura de hidrato a una presión dada, a fin de que el gas pueda ser deshidratado lo suficiente para evitar la formación de hidratos y cumplir con la especificación de contenido de agua.

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2. ¿QUE ES LA DESHIDRATACION DEL GAS? La deshidratación de gas es el proceso de quitar el vapor de agua contenido en la corriente de gas para bajar la temperatura a la cual el agua condensa. Esta temperatura es el punto de rocío, y por ello el proceso de deshidratación se llama también acondicionamiento del punto de rocío. Este proceso debe realizarse debido a las siguientes razones principales: a) El gas natural se combina con agua libre, o líquida para formar hidratos sólidos, que pueden taponar las válvulas, conexiones o tuberías. b) El agua puede condensarse en las tuberías ocasionando bolsones de líquido, y causando erosión y corrosión. c) El agua presente en el gas natural puede combinarse con el CO2 y el H2S que pudieran estar presentes, tornando corrosivo al gas. d) El vapor de agua aumenta el volumen de gas a ser transportado. e) El vapor de agua disminuye el poder calorífico del gas f) Las operaciones de las plantas de criogenia o absorción refrigerada pueden verse entorpecidas por los congelamientos g) Los contratos de venta del gas y las especificaciones de transporte por los gasoductos fijan un contenido de agua máximo, generalmente 7 libras de agua por millón de pies cúbicos de gas, o bien un determinado punto de rocío. Una vez determinado el contenido de agua, el siguiente paso es seleccionar el procedimiento por el cual se realizará la deshidratación.

3. CONTENIDO DE AGUA El gas natural está asociado normalmente con agua, tanto en forma líquida como de vapor, a la temperatura y presión a la cual es transportado por la tubería para su entrada a la planta. El agua que se encuentra en forma líquida no representa un problema considerable, ya que, esta puede ser removida pasando la corriente de gas por unos separadores o depuradores de entrada. Sin embargo, aún después de pasar por los separadores quedará agua en forma de vapor. Si este vapor se condensa parcialmente por efectos de variaciones en las condiciones de presión y temperatura del gas, podrían producirse diversos problemas en las tuberías y en la planta en general. Entre ellos se pueden citar:

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Reducción de la capacidad de transmisión de gas en las tuberías: El agua líquida puede depositarse en las partes bajas de la tubería e incrementar la caída de presión y/o producir tapones de líquido. Corrosión en tuberías: Es causada por H2S y/o CO2, los cuales se disuelven en el agua formando ácidos que son altamente corrosivos. Una opción para evitar la corrosión es utilizar tuberías de acero inoxidable; no obstante, para la cantidad de tuberías presentes en una planta de este tipo, es más económico utilizar tuberías de acero al carbono y deshidratar el gas natural. Formación de hidratos: este es el principal problema que justifica la necesidad de tener un SDTEG en una planta de extracción de LGN; debido a que en el proceso de recuperación de los líquidos del gas natural se alcanzan temperaturas criogénicas en el orden de –125°F, lo cual propicia la condensación del agua que pueda estar contenida en la corriente del gas. Los hidratos son cristales formados por la combinación de agua e hidrocarburos livianos (Butano, propano, etano y metano) y/o gases ácidos (CO2 y H2S), en una proporción aproximada de 10% agua y 90% hidrocarburos. Estos cristales pueden taponar válvulas, conexiones, erosionar las tuberías, taponar los tubos de los intercambiadores de calor, etc.

4. HIDRATOS El hidrato es un sólido complejo cristalino estable, con apariencia de hielo pero posee una estructura diferente. Se forma en sistemas de gas o de líquidos recuperados del gas natural (NGL), cuando el gas o el líquido está en o por debajo del punto de rocío del agua, normalmente cuando hay presencia de agua líquida sin embargo; no necesariamente tiene que darse esta condición, pues una vez que el gas este saturado, el agua libre puede pasar directamente de vapor a sólido sin formar líquido. La temperatura de formación de hidrato a una presión dada depende de la composición del gas. Tradicionalmente se han reconocido dos estructuras cristalinas para los hidratos que se forman con el gas natural llamadas simplemente Estructura I y II; en las cuales las moléculas de agua forman el enrejado, y los hidrocarburos, el N2, CO2, y H2S ocupan las cavidades. Las moléculas más pequeñas (CH4, C2H6, CO2 y H2S) estabilizan formando un cuerpo cúbico centrado llamado Estructura I, y las moléculas más grandes (C3H8, i-C4H10, n-C4H10) forman un enrejado tipo diamante llamado Estructura II.

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Las moléculas más grandes que el n-C4H10 no forman hidratos de Estructuras I y II; sin embargo, estudios recientes indican que algunas isoparafinas y ciclo alcanos más grandes que el pentano forman hidratos de Estructura H. Cuando se forman hidratos éstos tienden a bloquear tuberías, equipos e instrumentos, restringiendo o interrumpiendo el flujo. En tomas de presión de medidores e indicadores, producen falsas lecturas de presión y errores de medición. Una vez que se forman los hidratos su remoción es bastante difícil. FIG. Formación de hidratos de metano.

Predicción De Condiciones Para La Formación De Hidratos Las condiciones para formación de hidrato pueden también ser calculadas en forma manual o usando un programa de computador para simulación de procesos. Los cálculos manuales pueden hacerse con base en los métodos del GPSA mediante el uso de cartas o siguiendo un procedimiento de cálculo de equilibrio vapor/sólido. Inhibición de Hidratos La formación de hidratos puede prevenirse deshidratando tanto el gas como el líquido, para eliminar la formación de agua condensada en fase líquida o sólida. Sin embargo, en algunos casos este proceso puede no ser práctico o económico. En estos casos, la inhibición puede ser un método efectivo para prevenir la formación de hidratos. En la inhibición se inyecta un glicol o metanol a una corriente de proceso, donde se combina con la fase condensada acuosa para bajar la temperatura de formación de hidrato a una presión dada. Tanto el glicol como el metanol pueden ser recuperados en la fase acuosa para ser regenerados y reinyectados.

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5. METODOS DE DESHIDRATACION Para remover el agua presente en el gas natural, existen diversos métodos de deshidratación que, de acuerdo a su principio de operación, pueden ser clasificados de la siguiente manera:  Adsorción en lecho sólido: Consiste en la utilización de un adsorbente sólido que retiene el vapor de agua. Este proceso está basado en la diferencia del potencial de adsorción entre el vapor de agua y el gas. Los adsorbentes son divididos en aquellos que poseen su actividad en la superficie, mediante condensación capilar, y los que reaccionan químicamente. Siendo los primeros los más usados en la industria del gas natural. En la planta de extracción San Joaquín se encuentra instalada esta técnica de adsorción, como un proceso posterior a la deshidratación con trietilenglicol, con la finalidad de eliminar mayor cantidad de agua (hasta 0.1 ppm).  Absorción con solventes físicos: Se basa fundamentalmente en el contacto de un líquido con el gas que se va a tratar. En este proceso el líquido tiene la capacidad de retener el vapor de agua contenido en dicho gas. A este grupo pertenece el sistema de deshidratación el cual usa trietilenglicol en su proceso, y es descrito más adelante. Algunas plantas usan como absorbente el metanol, el cual se inyecta directamente en la corriente de gas, pero su uso está indicado cuando la formación de hidratos se debe a cambios cíclicos de la temperatura ambiente, por lo cual no es necesario deshidratar durante todo el año.  Deshidratación por enfriamiento: Aplica cuando el contenido de agua saturada en el gas decrece con el aumento de la presión de operación o con la disminución de la temperatura. En consecuencia, un gas saturado con vapor de agua a alta temperatura puede deshidratarse en forma parcial mediante enfriamiento. Es por esta razón que los gases sujetos a compresión son enfriados antes de ir a la línea de transmisión, lo que permite remover cierta cantidad de agua de los mismos.  Deshidratación mediante reacciones químicas: Se basa en hacer reaccionar compuestos como el cloruro de calcio (CaCl2) y el cloruro de litio (LiCl2) con agua contenida en el gas natural, lo que da como resultado la deshidratación del mismo, sin embargo, el proceso de regeneración de estas sustancias es muy complejo por lo que su uso a nivel industrial es limitado.

5.1.

ABSORCION

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Deshidratación de absorción implica el uso de un desecante líquido para la eliminación de vapor de agua del gas. La eliminación de agua con glicol químico líquido es a través de la absorción. El líquido seleccionado como el más deseable para la absorción de agua debe poseer las siguientes propiedades: o Alta eficiencia de absorción. o Debe ser no corrosivos a los tubos y válvulas y ser no tóxicos. o No debe haber interacción con la parte de hidrocarburos de los gases y ninguna Los glicoles, especialmente etilenglicol, di etilenglicol, trietilenglicol, se acercan más a la satisfacción de los criterios antes mencionados. Agua y glicoles muestran solubilidad mutua en la fase líquida. Contaminación por gases ácidos. Es un proceso de absorción donde el vapor de agua se disuelve en una corriente de glicol líquido. Seguidamente este vapor de agua es extraído del glicol mediante aplicación de calor: al hervir el agua se desprende del glicol, el cual se “regenera” o “reconcentra”, tornándose apto para volver a ingresar a la torre de proceso.

VENTAJAS: Tiene las siguientes ventajas con respecto a los desecantes sólidos: 1-Costos de instalación menores: una planta de glicol para procesar 10 MMscfd cuesta 50% menos que una de desecantes sólidos; una planta para procesar 50 MMscfd cuesta 33% menos si trabaja con glicol. 2- Menores caídas de presión (5 a 10 psi, en vez de 10-50 psi para desecantes sólidos) 3- Es un proceso continuo. 4-La preparación del glicol (y su regeneración) se consigue rápidamente. El recargado de las torres de desecantes sólidos es una operación demorada que a veces requiere la interrupción de las operaciones. 5-Las unidades de glicol requieren menos calor de regeneración por libra de agua removida, bajando de ese modo los costos operativos. 6-Los sistemas de glicol operan en presencia de materiales que podrían ensuciar los desecantes sólidos.

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7-Las unidades de glicol pueden deshidratar el gas natural hasta 0.5 lb de agua/ MMscfd. 8-Las unidades de TEG son más simples para operar y mantener. Pueden ser fácilmente automatizadas para operaciones no atendidas en lugares remotos.

Desventajas Naturalmente también tiene algunas desventajas: 1. Los puntos de roció al agua por debajo de -25 ºF requieren gas de despojamiento y una columna Stahl(es decir, una columna de platos). 2. El glicol es susceptible a la contaminación. 3. El glicol es corrosivo cuando está contaminado o descompuesto. Nota: de entre los glicoles, el TEG es la elección más popular y generalmente es la mejor, a menos que haya otras circunstancias que recomienden otra elección.

Elección del glicol: El glicol es un alcohol dihídrico (dos grupos hidroxilos) ávido de agua. Hay cuatro tipos de glicoles que pueden usarse con éxito en distintas operaciones: Etilén glicol (EG), que se usa como inhibidor de hidratos inyectado en las líneas, y puede ser recuperado del gas por medio de separación a temperaturas por debajo de 50 ºF. No es apropiado para torres a causa de su equilibrio de vapor muy alto, que tiende a perder la fase de gas en la torre de contacto. Dietilén glicol (DEG), Su presión de vapor alta lleva a pérdidas grandes en el contactor. Su temperatura de descomposición es baja (328 º F) lo cual requiere bajas temperaturas en el reconcentrador (315 a 340 º F), por lo cual no se lo puede purificar lo suficiente para la mayoría de las aplicaciones. Se lo usa para ser inyectado en las líneas y actuar como inhibidor de formación de hidratos. Este es un proceso de corriente paralela, no tan eficiente como los procesos a contracorriente realizados en las torres de absorción.

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Trietilén glicol (TEG), Es el más común. Se lo reconcentra a temperaturas entre 340 y 400 º F para lograr una alta pureza. En el absorbedor no debe trabajarse por encima de 120 º F porque tiende a tener altas pérdidas de vapor hacia la corriente de gas. Tetraetilen glicol (TREG), Es más caro que el TEG pero tiene menos pérdidas a altas temperaturas de contacto. Reconcentra entre 400 a 430 º F.

Trietilén glicol (TEG), El TEG es el más usado en las plantas de tratamiento, debido a varias razones, entre ellas: -

Permite su regeneración a presión atmosférica, hasta concentraciones de 98 a 99.95 % de pureza, debido a su alto punto de ebullición y de temperatura de descomposición (teórica inicial de 404º F) Esto permite depresiones mayores del punto de rocío del gas natural en el rango de 80 a 150 ºF

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Las pérdidas por vaporización son menores que el EG o el DEG

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El TEG no es demasiado viscoso por encima de 70 ºF

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El capital invertido y los costos de operación son menores

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Las presiones del proceso pueden variar desde 75 a 2500 psig

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Las temperaturas del proceso pueden ir desde 55 a 160 º F.

En lo que sigue, cuando digamos glicol nos estaremos refiriendo a este tipo de glicoles.Figura 1: Esquema simplificado de una planta de glicol ARELY COLQUE SAUCANI

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Descripción del proceso: Como se ve en la Figura 1, el funcionamiento simplificado de una planta de glicol es el siguiente: el gas de entrada llega a un separador de entrada, donde se quita las impurezas sólidas o líquidas. Luego el gas entra en el fondo del absorbedor, o contactor, en donde contacta el glicol más rico justo antes de que éste abandone la columna. El gas fluye hacia arriba, en contracorriente con el glicol que desciende. El glicol pobre (o reconcentrado) entra por el tope del contactor donde fluye hacia abajo de plato en plato y absorbe el agua del gas natural que va ascendiendo. En cada plato ascendente el glicol más pobre es capaz de extraer cantidades adicionales de vapor de agua, es decir, va secando al gas al extraer la humedad. El gas seco pasa a través de un intercambiador de calor gas/ glicol, y luego va a la línea de salida (ventas o despacho). El glicol húmedo o rico, deja el absorbedor y fluye a través de un serpentín hacia un acumulador donde es precalentado por glicol pobre, caliente, a unos 170 a 200 º F. Después del intercambiador de calor glicol/glicol, el glicol rico entra a la columna de despojamiento y fluye hacia abajo por la sección de lecho empacado hacia el rehervidor. El vapor generado en el rehervidor despoja el agua del glicol líquido a medida que asciende por el lecho empacado. El vapor de agua y gas natural desorbido son venteados por el tope del despojador. El glicol caliente reconcentrado fluye fuera del rehervidor hacia el acumulador, donde se lo enfría por intercambio de calor con el glicol rico. De ahí, el glicol pobre fluye a través del intercambiador gas/glicol, y es bombeado hacia el tope del absorbedor. -El glicol rico deja el absorbedor y entra a un serpentín enfriador que controla la tasa de reflujo de agua en el tope del despojador. Este control de temperatura asegura que el vapor de agua que deja la columna destiladora no acarree exceso de glicol.

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Figura 2: Esquema detallado de una planta de glicol

-Se mejora el intercambio de calor entre el glicol rico, frío, y el glicol pobre, caliente, usando dos o más intercambiadores de calor de coraza-tubo, en serie. El aumento de calor recuperado disminuye el consumo de combustible en el rehervidor y protege de sobrecalentamiento a las bombas de circulación del glicol. De ese modo el tanque de flasheo (vaporización súbita) y los filtros pueden operar aproximadamente a 150 ºF -El glicol rico se vaporiza en un separador de baja presión (35 a 50 psig), en donde se le quita el gas y cualquier hidrocarburo líquido que estuviera presente, que puede usarse como combustible, o como gas de despojamiento. Este separador es un recipiente normalizado, trifásico diseñado para un tiempo de retención de 15 a 30 minutos, y puede ser vertical u horizontal. Debe estar colocado después del intercambiador glicol pobre/ glicol rico, ya que es necesario calentar el glicol antes de entrar al separador para reducir su viscosidad y mejorar la separación del condensado y del gas. -Se filtra el glicol rico antes de ser calentado en el reconcentrador. Esto previene que impurezas como sólidos o hidrocarburos pesados taponen las columnas empacadas y ensucien los tubos de fuego del rehervidor. -También se protege a las bombas, filtrando el glicol pobre cuando deja el acumulador. ARELY COLQUE SAUCANI

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EQUIPOS Unidad de deshidratación con glicol

Separador De Entrada Una buena práctica es instalar un separador para el gas de entrada, aun si la unidad de deshidratación está cerca al separador de producción. Se busca poder separar cantidades grandes de agua fresca o salada, hidrocarburos, químicos de tratamientos o inhibidores de corrosión, a fin de evitar su paso a la absorbedora o contactora, pues aun pequeñas cantidades de estos materiales, causan pérdidas excesivas de glicol debido a la formación de espuma, reducen la eficiencia e incrementan el mantenimiento.

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Absorbedora Es una vasija que puede ser de platos de burbujeo, de válvulas o con empaque que promueve el proceso de absorción de agua del gas natural en una solución de glicol.

Tambor Flash En este tambor la mayor parte del gas natural disuelto se separa de la solución de glicol rico y se envía a gas combustible. La presión de operación debe ser lo suficientemente baja para promover la separación del gas, pero a la vez lo suficientemente alta para que pueda entrar al sistema de gas combustible.

Regeneradora O Despojadora De Agua La despojadora contiene una sección de serpentín en la cima de la columna, a través de la cual fluye glicol rico para enfriar los vapores que suben de la parte inferior. Esto genera un reflujo que minimiza las pérdidas de glicol en el vapor de agua despojada. Por debajo de la boquilla y distribuidor de entrada del glicol rico, se encuentra una sección empacada usualmente con sillas de cerámica.

Rehervidor El Rehervidor tiene que ser diseñado para suministrar el calor adecuado para elevar la temperatura del glicol rico al nivel requerido para su regeneración. La temperatura del TEG no debe ser superior a 400 °F para evitar su descomposición.

Bomba De Glicol Esta bomba circula el glicol a través de los equipos. Puede ser manejada por motor eléctrico o con gas a alta presión. Si se bombea glicol en exceso, no se alcanza la temperatura requerida de regeneración en el rehervidor.

Torre Contactora Este recipiente contiene bandejas de válvulas o casquetes de burbujeo para proveer buen contacto gas -líquido. La limpieza es muy importante para prevenir los puntos de rocío altos del gas de venta causado por la formación de espumas y/o el contacto también las ARELY COLQUE SAUCANI

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pérdidas de glicol pobre gas- Líquido. El taponamiento o empaque de las bandejas pueden aumentar también las pérdidas de glicol Durante un arranque de la planta. La presión en la torre de absorción se debe traer lentamente hasta el rango de operación y entonces se debe circular el glicol para obtener un nivel de líquido en todas las bandejas. A continuación, se debe aumentar lentamente la tasa de gas a ser absorbido, hasta que se alcance el nivel de operación. Si el gas entra en la torre de absorción antes de que las bandejas estén selladas con líquidos, puede pasar atreves de los tubos de descanso y las capas de burbuja. Cuando existe esta condición y se bombea el glicol hacia la torre de absorción, los líquidos tienen áreas de la sección transversal interna de la torre de absorción dará el volumen de glicol bombeado. En los sistemas más grandes se pueden usar un medidor de flujo de glicol. Fig. de torre contactora

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Tanque de Destilación (Flash Tank) Cuando el volumen de gas disuelto en el glicol es lo suficiente para justificar su recuperación a fin de ser utilizado como gas combustible, la planta incluye un tanque de destilación instantánea. El gas disuelto en el glicol se vaporiza de (35 a 75 psig) y por consiguiente el gas sale por la parte superior del tanque y entra en la tubería que contiene el combustible. Un control de presión regula la línea de gas, éste regulador abre y cierra en forma que la presión dentro del tanque de destilación se mantenga constante. El glicol enriquecido que entra al tanque se acumula en el fondo del mismo y luego para el re concentrador de glicol. Un control de nivel activa una válvula que gobierna el flujo de glicol enriquecido que sale del tanque. En algunas plantas el chorro de gas húmedo que entra en la unidad contiene una cierta cantidad de hidrocarburos líquidos. El líquido debe quedar en el fondo del contactor pero si una parte sube y tiene contacto con el glicol este se va junto con el glicol enriquecido, en el tanque de destilación flota sobre el glicol y se puede remover en una bandeja que se encuentra en el medio del recipiente con un control de nivel.

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Regenerador del Glicol En el re concentrador o regenerador se destila el agua que absorbe el glicol. El re concentrador está compuesto de despojadora, recalentador, intercambiador, tanque igualador y bomba. El glicol enriquecido que sale del tanque de destilación pasa por un serpentín encima de la despojadora. Este serpentín es un Intercambiador con glicol frío en el interior y vapor de agua en el exterior. Parte del vapor se condensa al pasar por el serpentín; el agua así producida se acumula en la parte superior de la despojadora y sirve de reflujo. El glicol enriquecido sale del serpentín y pasa a un filtro en donde se remueve todo el material foráneo. El glicol que circula en la planta no es corrosivo, pero puede volverse moderadamente corrosivo si el chorro de gas húmedo contiene oxígeno, ácido sulfhídrico o gas carbónico. Algunos de los productos de la corrosión así como la arena y la mugre presentes en el gas se incorporan al glicol pudiendo producir espuma en el contactor o en la despojadora. La formación de esta espuma debe evitarse filtrando adecuadamente el material extraño que pueda haber en el glicol Por consiguiente, es necesario que el filtro esté funcionando correctamente durante todo el tiempo de la operación.

Filtros de tela

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REBOILER DE GLICOL

INTERCAMBIADORES DE GLICOL

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INTERCAMBIADOR GAS - GLICOL Cuando el glicol sale de la bomba su temperatura es entre 180 y 250 F. De la bomba el glicol pasa a un intercambiador en donde transfiere el calor al chorro de gas seco que viene del contactor. Dentro del intercambiador la temperatura del glicol debe bajar hasta que sea no más de 10 a 20 F más alta que la del gas. En algunas plantas el intercambiador son dos tubos concéntricos, en otro caso se hace a través de bandejas adicionales en el contactor, tubos en forma de U o serpentín arriba del contactor. En la mayor parte de las plantas de deshidratación por glicol la cantidad de gas que circula es tan grande comparada con la del glicol que la transferencia de calor del glicol al gas produce una elevación en la temperatura del gas de menos de (5 F) Si la temperatura del glicol llega a ser inferior a la del gas, éste se enfriará tanto que algunos hidrocarburos se condensan en el contactor y como consecuencia se formará espuma en el contactor o en la despojadora.

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Condiciones que afectan la deshidratación: 1) Temperatura del gas de entrada. 2) Presión del gas de entrada. 3) Rata de flujo de gas. 4) Temperatura de entrada del glicol. 5) Numero de bandejas en el contactor. 6) Concentración del glicol entrando al contactor. 7) Rata de circulación del glicol. DIAGRAMA GENERAL DEL SISTEMA

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5.2.

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ADSORCION

La adsorción describe cualquier proceso donde las moléculas de un gas quedan retenidas sobre un sólido por fuerzas superficiales. En la industria se utilizan lechos fijos de desecantes para deshidratar gas, los típicos son: Sílica Gel, Alúmina activada y los tamices moleculares. La adsorción describe cualquier proceso donde las moléculas de un gas quedan retenidas sobre un sólido por fuerzas superficiales. Un sólido debe tener ciertas características para poder utilizarlo como material adsorbente, dichas características son:  Gran área superficial.  Gran actividad hacia los componentes a remover.  Alta transferencia de masa.  Fácil y económicamente regenerable.  Que no presente cambios apreciables de volumen, durante la adsorción y la regeneración.  Buena retención de la actividad con el tiempo.  Poca resistencia al flujo de gas.  Alta resistencia mecánica a la trituración.  Bajo costo, no tóxico, no corrosivo.  Químicamente inerte y de alta densidad bruta. El proceso de adsorción es una forma de adhesión entre una superficie sólida y el vapor de agua que aparece como una capa muy delgada, y se sostiene según la propiedad de atracción de los materiales y las características particulares de los mismos. La cantidad de agua adsorbida, varía con la naturaleza y el área superficial del desecante utilizado. Los desecantes más efectivos, son los que tienen una alta relación entre el área superficial y su volumen. Probablemente, a ésta característica la parte del agua se condense y sea retenida en los canales capilares en el interior del desecante (condensación capilar). Una de sus desventajas de este sistema es que son más costosos y necesitan mayor cuidado y pericia durante la operación, que los sistemas de deshidratación con glicol. Su aplicación está típicamente limitada a gases con altos contenidos de H2S o gases con requerimientos muy bajos en lo que respecta al punto de rocío, controles simultáneos de agua y punto de rocío de los hidrocarburos, o casos especiales, como lo son gases con contenido de O2. También, se aplica este tipo de tecnología a procesos criogénicos, ya ARELY COLQUE SAUCANI

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que la tecnología con inyección de metanol por ejemplo sería un problema, por la formación de hielo e hidratos en las corrientes de proceso. Los líquidos de gas natural también son secados en ocasiones con desecantes sólidos. Además todos los sólidos se degradan con el uso. La degradación normal ocurre a través de la pérdida de área superficial efectiva a través de sucesivas regeneraciones. Puede ocurrir también otro tipo de degradación debido al bloqueo de los pequeños capilares que presentan la mayor parte del área superficial efectiva. Los aceites pesados, los glicoles, los inhibidores de corrosión y otros compuestos que no pueden removerse por regeneración reducen la capacidad del sólido hasta niveles antieconómicos en periodos muy cortos de tiempo. Deben tomarse las medidas adecuadas antes del lecho para evitar que se presenten estos problemas. El proceso general de adsorción en un lecho ocurre de la manera siguiente: a medida que el gas entra al lecho seco, todos los materiales absorbibles, se adsorben a tasas diferentes; después que el proceso ha procedido por un corto período de tiempo, aparece una serie de zonas de adsorción. Estas zonas representan la longitud de torre involucrada en la adsorción de cualquier componente. Atrás de la zona, todo el componente ha sido adsorbido. Delante de la zona, la composición de este componente es cero, a menos que haya quedado algo de una adsorción anterior. Estas zonas se forman y se mueven a través del lecho. La última zona que se forma es la del agua. El 100% de cualquier componente se adsorbe en el lecho hasta que la parte delantera de su zona alcance la salida del lecho. Cuando la parte trasera de su zona alcance la salida del lecho, no habrá más adsorción de ese componente. Es más será desplazado totalmente por el componente de la zona siguiente en el lecho si el ciclo continúa por tiempo suficiente, no quedará una cantidad efectiva en el lecho. Diagrama del Proceso

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VENTAJAS DESHIDRATACION CON DESECANTES SÓLIDOS          

Dew point < -148 of (-100 ºC). No absorben aromáticos. Remueve H2O / H2S. No hay pérdidas de solvente. Cumple especificaciones de transporte. Gran área superficial Regeneración económica y fácil No presenta cambio de volúmenes durante la Adsorción y regeneración. Bajo costo no contamina, no toxico. Químicamente inerte.

Los procesos comerciales más comunes son:

o Con SÍLICA GEL, se alcanzan puntos de rocío de -70 a -80 ºF, o Con ALUMINA valores de -100 ºF

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o Con TAMIZ MOLECULAR de -150 ºF y más bajos con diseños especiales y control operacional muy estricto.

ALÚMINA ACTIVADA Alúmina Activada es una forma granulada de óxido de aluminio. En este proceso, el agua que contiene el contaminante se pasa por un cartucho o canastilla de alúmina activada. La alúmina absorbe al contaminante y el agua fresca continua al fregadero. El cartucho de alumna activada debe ser reemplazado regularmente. Es importante determinar a través de exámenes cuando la capacidad de eliminar el contaminante en el dispositivo ha llegado al agotamiento, para que la técnica de tratamiento elimine, no que contribuya, al contaminante. También dispositivos de Alúmina Activada acumulan gérmenes, así que el agua tratada tiene contenido más alto de gérmenes que agua sin tratar.

* *



NATCO, normalmente usa uno de estos adsorbentes: gel de sílice, tamiz molecular, alúmina activada y de carbón activado. QUÍMICA SILICAGEL, es una Empresa inició sus actividades en el año 2004 con la distribución de SILICAGEL, en todas sus granulometrías y tipos actualmente comercializa sus productos en todo el país a través de una amplia red de distribución y los exporta a Chile, Uruguay y Perú. HAINES Y MALLAS MOLECULARES DE SHEL, se fundamentan en hacer reaccionar el H2S con el SO2 sobre un lecho fijo para generar azufre por conversión directa

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BENEFICIOS DEL PRODUCTO  Alta Capacidad de Adsorción - Con una gran superficie y una excelente distribución de los poros, alúmina activada tiene una muy alta capacidad de absorción de agua. Por lo tanto, los costos iniciales, el consumo de energía, y los costos de operación se reducen a través de los tamaños más pequeños cama y / o más ciclos de funcionamiento.  Resistente al agua líquida - La alúmina activada es más resistente al agua, golpes, debido a la falta de enfriador, separador, o la fuga de trampa no se degradan fácilmente la alúmina activada. La capacidad de adsorción del desecante puede ser restaurada después de completar la regeneración.  Baja Abrasión - La alúmina activada tiene un bajo factor que asegura la abrasión menos polvo durante despresurización de la torre y carga de la torre. La baja abrasión de propiedad de la alúmina activada también reduce la caída de presión y la posibilidad de conectar un afterfilter con polvo.  Alto Crush Strength - El alto aplastar la fuerza de alúmina activada es importante durante las operaciones de carga de las torres de desecante.  Uniforme Bead Dimensiones - La alúmina activada es un talón de tamaño uniforme. Por lo tanto, se prevé una baja caída de presión para conservar la energía

LA SILICAGEL La SilicaGel es un muy activado adsorbente, amueblado en una amplia gama de tamaños de malla para adaptarse a diversas aplicaciones industriales. No es corrosivo, ordoriess, insípido, no tóxico, y las sustancias químicas de manera inerte. Se trata de una forma altamente porosa de silicio, con una gran superficie interna. El gel de sílice no sufre ninguna reacción química en la adsorción y no cualquier forma de los productos. Es el nombre genérico para un gel manufacturado partiendo de ácido sulfúrico y silicato de sodio. Este es esencialmente dióxido de silicón (SiO2), y es utilizado para deshidratación de gases y líquidos, también para el recobro de hidrocarburos del gas natural (iC5+). El punto de rocío esta entre -70° a -80 [°F]. Es un Hidróxido de Sílice Deshidratada que permite la adsorción de líquidos, no es tóxica ni corrosiva. Resulta de la reacción química entre el ácido sulfúrico y el silicato de sodio. La tendencia de la SILICAGEL a adsorber líquidos aumenta con la presión y disminuye con el aumento de la temperatura a la que esté sometida y tiene la propiedad de adsorber en determinadas condiciones hasta un 40% de su propio peso en agua. BENEFICIOS DEL PRODUCTO ARELY COLQUE SAUCANI

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Ø Alta capacidad de retención de humedad bajo condiciones dinámicasBajo condiciones dinámicas, una mayor capacidad y una reducción de la regeneración de estrellas de temperatura que se puede lograr cuando se trabaja en diversos secadores de aire calentada regenerativa. Ø Visual indicación de la condición de desecante (indicando el tipo único) El gel de sílice cuentas son impregnados con un indicador de humedad para proporcionar visuales de advertencia para informar de que el adsorbente desecante necesidades regenerados o reemplazados. Ø Uniforme talón forma El gel de sílice es fabricado para proporcionar una coherente y uniforme de tamaño talón. Esto minimiza drásticamente la incidencia de la canalización, suministro de baja caída de presión, y el ahorro de energía.

TAMICES MOLECULARES

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Los tamices moleculares son una especie de aluminio-silicatos con gran capacidad de entrampar agua y endulzar el gas si este es acido. Estos tamices generan un bajo punto de roció del agua, siendo la aplicación más común el recobro de etanol desde NLG. Operan a bajas temperaturas y requieren altas tasas de alimentación de gas seco, para evitar la formación de hidratos. La deshidratación se lleva a cabo con una temperatura de rocío de -150 [ºF] aproximadamente. Los tamices moleculares 4A, están compuestos de Na2O3, Al2O3 y SiO2. La afinidad con el agua está basada en un ambiente previo. Sin embargo la polaridad de las moléculas de agua también juega un importante papel. Los tamices moleculares tienen cargas eléctricas en la superficie interior de las cavidades del cristal, las cuales son atraídas a cargas similares en moléculas polares. Tales moléculas, sulfuro de hidrógeno, amonio, monóxido de carbono, metilamina y alcoholes que son adsorbidos en preferencia por moléculas no polares. Similarmente, los tamices moleculares muestran una preferencia por hidrocarburos no saturados, en los cuales algunos átomos de carbono con doble o triple enlace. Esto es porque ciertos componentes pierden enlaces electrónicos el cual les da una característica polar parecida a las moléculas del agua. Por ejemplo, si una corriente de etano (Hidrocarburo saturado) y etileno (hidrocarburo no saturado) atraviesan un tamiz molecular, un alto porcentaje de moléculas de etileno serán adsorbidas. La deshidratación con tamices moleculares es utilizada en plantas de recuperación de LNG diseñadas para recuperar Etano. Estas plantas son operadas a muy bajas temperaturas y requiere alimentación de gas seco para prevenir formación de hidratos. La deshidratación a puntos de rocío de -150ºF es posible con tamices moleculares. El punto de rocío del agua menor que -150ºF puede ser acompañado con un diseño especial y parámetros de operación estrictos. BENEFICIOS DEL PRODUCTO Uniforme de la capacidad de retención de humedad de retención, expresado en libras de agua absorbida por libra de desecante, no cambia sensiblemente si el aire o gas no se sature. También mantiene sus propiedades de retención de la humedad en una amplia gama de temperaturas de operación. Fija el tamaño de los poros, tamiz molecular adsorbente desecante contiene un tamaño de poro fijo de 4 Angstrom (1 Angstrom - 3.94 X 10 -9 pulgadas). Esta característica permite que el desecante se ETHNOLAND por la humedad en un sistema.

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Ronda talón de forma Debido a su forma redonda, tamiz molecular tiene una resistencia a la abrasión que se traduce en menor pérdida de presión de extrusión de tamiz molecular.

DESHIDRATACIÓN CON CLORURO DE CALCIO ARELY COLQUE SAUCANI

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El cloruro de calcio se usa como un desecante consumible para deshidratación de gas natural. Es una sal altamente higroscópica que se usa principalmente en áreas remotas y para pequeños flujos. El equipo como puede observarse en las Fig. 327.a, Fig. 3-27.b, está compuesto, por una torre la cual tiene una sección de separación en la parte baja. Por otro lado, en la Fig. 3-27.c, se pueden ver las zonas de acción que tienes este tipo de torre. Por encima del separador hay una sección de contacto de aproximadamente 3 a 4 platos. Posteriormente hay un plato soporte sobre el cual se instala el C aCl2 en forma de píldoras o balas. El gas entra a la sección de separación en la cual se remueve cualquier líquido que lleve. A continuación saturado de humedad, fluye hacia arriba a través de los platos, los cuales contienen una salmuera de CaCl2 en donde se absorbe algo del agua. Posteriormente, el gas entra en contacto con la sal, la cual absorbe el agua disolviéndose en ella y formando una salmuera. Dicha salmuera cae sobre los platos y va hasta el fondo de la vasija. El gas que sale de la torre generalmente cumple con los requerimientos de contenido de agua el cual puede llegar a 1 lb/MMscf. La capacidad típica del CaCl2 es 0.3 lb CaCl2 / lb H2O. Las velocidades superficiales en el lecho son 20 - 30 ft/min y la relación L/D para el lecho debe ser al menos 3 a 4:1. El CaCl2 debe ser cambiado periódicamente usualmente cada dos a tres semanas. La incorrecta disposición de la salmuera puede ocasionar problemas ambientales, generalmente es inyectada a un pozo.

FIG. a Deshidratador típico con cloruro de calcio CaCl2 ARELY COLQUE SAUCANI

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Fuente: “GPSA (Gas Processors Suppliers Association)” Fig. Deshidratador típico con cloruro de calcio CaCl2

6. Gas hidratado

Gas deshidratad o CaCl sólido 2 Solución de salmuera Extractor de niebla aceit e

FUENTE ARELY COLQUE SAUCANI

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RODRIGUEZ Miguel. Trabajo de grado: Estudio del mantenimiento de los equipos críticos de un sistema de deshidratación de gas natural. Universidad central de Venezuela. Caracas, 2002.  ARANEA Jimmy. Tesis: Métodos de deshidratación del gas natural. Escuela superior politécnica del Litoral. GuayaquilEcuador, 2012.  ROJAS Miguel. Procesos de deshidratación

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