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DESHIDRATACION DEL GAS

INTRODUCCION El vapor de agua es probablemente la impureza más común deseable en una corriente de gas. Cuando el gas se comprime o se enfría, el vapor de agua se convierte a una fase líquida o sólida. El agua líquida puede acelerar la corrosión y reducir la eficiencia de la transmisión del gas. El agua en estado sólido forma hidratos helados, que pueden tapar las válvulas, accesorios e incluso las líneas de gas. Para prevenir estas dificultades algo del vapor de agua se debe quitar de la corriente del gas antes de transportarlo por líneas de transmisión. 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, según los métodos vistos, el siguiente paso es seleccionar el procedimiento por el cual se realizará la deshidratación. PROCESAMIENTO DEL GAS NATURAL DESHIDRATACIÓN DEL GAS NATURAL

TECNICAS PARA DESHIDRATAR EL GAS NATURAL La deshidratación del gas natural puede hacerse con los siguientes procesos: 1.-Absorción, usando un liquidohigroscopico como el glicol 2.-Adsorción, utilizando un sólido que absorbe el agua específicamente, como el tamiz molecular, gel de sílice y aluminatos 3.-Inyección, bombeando un liquido reductor del punto de rocío, como el metanol 4.-Expansión, reduciendo la presión del gas con válvulas de expansión y luego separando la fase liquida que se forma. DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL La deshidratación 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 roció y por ello el proceso de deshidratación se llama también acondicionamiento del punto de roció. Este proceso debe ejecutarse por las siguientes razones: a) El gas se combina con agua libre, o liquida para formar hidratos sólidos, que pueden taponar las válvulas conexiones o tuberías. b) El agua puede condensarse en las tuberías ocasionando bolsones de liquido, causando erosiones 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 criogénicas o absorción refrigerada pueden verse entorpecidas por los congelamientos. g) Los contratos de venta de 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.

El gas natural generalmente contiene agua, en estado líquido y/o vapor procedentede la fuente y/o del endulzamiento con una solución acuosa. El contenido de agua en el gasdebe ser reducido y controlado para asegurar un procesamiento y transporte seguro. Lasprincipales razones para eliminar el agua del gas natural son:

1. El gas natural en las condiciones adecuadas puede combinarse con el agua librepara formar hidratos sólidos que pueden taponar válvulas, accesorios o inclusotuberías. 2. El agua puede condensar en la tubería, causando flujo tapón y posible erosión y 3. corrosión. 4. El vapor de agua aumenta el volumen y disminuye el contenido energético delgas. 5. Los transportistas y vendedores de gas deben lograr especificaciones con unmáximo contenido de agua de 7 lb por millón de pies cúbicos (112 kg por millónde m3).Los separadores de agua ubicados cerca de la boca de pozo y en ubicacionesestratégicas eliminan la mayoría del agua libre arrastrada por el gas desde el pozo. Sinembargo, la remoción del vapor de agua que existe en solución en el gas natural requiereun tratamiento más complejo. Este tratamiento consiste en la “deshidratación” del gasnatural, la cual se logra reduciendo la temperatura de punto de rocío de agua del gas.Existen muchos métodos para deshidratar el gas natural. Los más comunes son ladeshidratación por líquidos desecantes (glicoles), la deshidratación por sólidos desecantesy deshidratación por refrigeración. Los dos primeros métodos utilizan la transferencia demasa de las moléculas de agua hacia un solvente líquido (solución de glicol) o hacia laestructura cristalina (desecación en seco). El tercer método emplea el enfriamiento paracondensar las moléculas de agua y luego la subsecuente inyección de un inhibidor paraevitar la formación del hidrato. Sin embargo, la elección del método de deshidratacióngeneralmente se encuentra entre el glicol (absorción) y los desecantes sólidos (adsorción) HIDRATOS •

•

Los hidratos son compuestos sólidos que se forman como cristales, tomando apariencia de nieve, se forman por una reacción entre el gas natural y el agua, su composición es aproximadamente un 10 % de hidrocarburos livianos ( butano, propano, etano y metano) y /o gases ácidos (CO2 y H2S) y un 90 % de agua, su gravedad específica es de 0.98 y flotan en el agua pero se hunden en los hidrocarburos líquidos . Las condiciones para que se formen los hidratos son: Baja temperatura ( temperaturas menores que de la formación de hidratos a la correspondiente presión de operación) , alta presión, gas con agua libre o cerca del punto de rocío. Factores que afectan a la formación Composición del gas, altas velocidades, pulsación de presión, pequeños cristales, existencia de lugares apropiados, presencia de termo pozos o escamas en la tubería.

Acciones para evitar su formación Modificar condiciones de presión. Llevar el punto de roció de agua por debajo de la temperatura de operación. Introducir sustancias que bajan la temperatura de formación de hidratos. Elevar la temperatura del gas PUNTO DE ROCIO Definición.- Es la temperatura a la cual condensa la primera gota de liquido cuando a una mezcla constituida por vapor y un gas se la enfría a presión constante. El punto de roció en el campo se lo determina a través del método de Bureau of Mines que consiste en la medición directa mediante un instrumento que esta constituido por: una cámara de presión para contener el gas con su correspondiente válvula para controlar el pasaje del mismo, un visor de vidrio que permite mirar el interior de la cámara y un espejo sobre el cual se produce la condensación del vapor contenido en el gas, cuando el mismo se lo enfría mediante la expansión del gas propano en una cámara adyacente.

EQUIPO DE MEDICION DE PUNTO DE ROCIO(BUREAU OF MINES)

PROCESO DE ABSORCION La absorción es la disolución de una parte de la fase gaseosa en una fase liquida llamada absorbente. En el caso de la deshidratación por absorción el absorbente debe reunir las condiciones de una alta afinidad para el agua, un bajo costo, estabilidad y durante la regeneración baja solubilidad con los hidrocarburos. La deshidratación por glicol es un proceso de absorción donde el vapor de agua se disuelve en una corriente de glicol liquido. 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 al proceso.

ELECCION DEL GLICOL PARA SU UTILIZACION Los factores que influyen en la selección del glicol son: Costos, viscosidad por debajo de 100-150 cp., reducción del punto de roció, solubilidad del glicol en la fase de

hidrocarburos, puntos de congelamiento de la solución agua-glicol, presión de vapor, temperaturas de las fases liquida y gaseosa en el separador de baja temperatura y relación gas/hidrocarburos líquidos. El glicol es un alcohol dihidrico (dos grupos de hidroxilos) ávido de agua. Hay cuatro tipos de glicoles que pueden usarse con éxito en distintas operaciones.

TIPOS DE GLICOL Etilen glicol (EG).- se usa como inhibidor de hidratos inyectando en las líneas, y pueden ser recuperado del gas por medio de separación a temperaturas por debajo de 50°F, 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. Tiene la mas baja solubilidad en los condensados, pero la mas alta perdida por vaporización. •

•

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Dietilen glicol (DEG).- Su presión de vapor alta lleva a perdidas grandes en el contactor. Su temp. de descomposición es baja (328°F), lo cual requiere bajas temperaturas en el reconcentrador (315 a340°F), por lo cual no se 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 realizadas en las torres de absorción. Trietilen glicol (TEG).- Es el mas común, se lo reconcentra a temperaturas entre 340 y 400°F para lograr una alta pureza. En el absorbedor no debe trabajarse por encima de 120 °F por que tiende a tener altas perdidas de vapor hacia la corriente de gas. Tiene la menor perdida por vaporización pero la mayor solubilidad en los condensados. Tetraetilen glicol (TREG).- Es mas caro que el TEG pero tiene menos perdidas a altas temperaturas de contacto. Reconcentra entre 400 a430 °F. El glicol mas usado en las plantas de tratamiento es el TEG por las siguientes razones: 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 404°F) esto permite depresiones mayores del punto de roció del gas natural en el rango de 80 a150 °F Las perdidas por vaporización son menores que el EG o el DEG • • • • •

El TEG no es demasiado viscoso por encima de 70°F El capital invertido y los costos de operación son menores. Las presiones de proceso pueden variar desde 75 a 2500 psig Las temperaturas del proceso pueden utilizarse desde 55 a160 °F

PROPIEDADES DE LOS GLICOLES

Peso Gravedad Presión Punto de Calor de Punto de Temperatura de Molecula especific de vapor congelamient vaporización ebullición reconcentración r a mmHg o °C Btu/lb 760 mmHg °F Etilen glicol

62.07

1.1155

0.05

-13

371

197.5

--------

Di106.12 glicol

1.1184

0.01

-7.8

240

245.5

315–340

Tri150.18 glicol

1.1255

0.01

-4.3

166

288

375-400

Tetra- 194.23 glicol

1.1247

0.01

-6.3

161

------

405-430

VENTAJAS DE LOS GLICOLES •

Ventajas con respecto a los desecantes sólidos:

a) Costos de instalación menores; una planta de glicol para procesar 10 MMscfd cuesta 50% menos que una de desecante sólidos, una planta para procesar 50 MMscfd cuesta 33% menos si trabaja con glicol.

b) Menores caídas de presión (5 a 10 psi, en ves de 10 -50 psi para desecantes sólidos) c)

Es un proceso continuo

d) La preparación del glicol (y su regeneración) se consigue rápidamente. El recargado de las torres desecantes sólidos es una operación demorada que a veces requiere la interrupción de las operaciones. Las unidades de glicol requieren menos calor de regeneración por libra de agua removida, bajando de ese modo los costos operativos. f) Las unidades de glicol pueden deshidratar al gas natural hasta 0.5 lb de agua/MMscfd g) Las unidades de TEG son mas simples para operar y mantener. Pueden ser fácilmente automatizadas para operaciones no atendidas en lugares remotos.

DESVENTAJAS a)

Los puntos de roció al agua por debajo de -25°F requieren gas de despojamiento y una columna de platos.

b)

El glicol es susceptible a la contaminación c) El glicol es corrosivo cuando esta contaminado o descompuesto. DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA PLANTA DESHIDRATODRA CON TEG

Depurador de entrada .- es el encargado de separar los contaminantes que llegan con la corriente de gas, tales como los hidrocarburos líquidos, agua libre, partículas sólidas y los compuestos químicos que han sido agregados previamente al gas natural, los cuales suelen causar efectos nocivos.

Absorbedor o contactor.- La función del absorbedor es poner en contacto el gas húmedo con el glicol, para que el glicol pueda remover el vapor de agua del gas húmedo. Existen contactores que usan bandejas (tipo burbuja o campanas) o empaques regulares en su parte interna para efectuar el contacto directo del gas y el glicol. En cualquiera de los dos casos el contacto es en flujo inverso.

torreabsorbedora

Tanque de flasheo o separador de gas -condensado – glicol.- Sirve para recuperar el gas que esta disuelto en la solucion de glicol en el contactor, tambien como cualquier hidrocarburo liquido que sea transportado fuera del contactor por la solucion de glicol.El gas sale por la parte superior del recipiente y es venteado o puede ser usado para suplir el gas combustiblerequerido para el reherbidor. Filtros.- En los sistemas de deshidratación del gas normalmente se usan dos tipos de filtros: filtros de sólidos son de malla fina de media o cartucho usados para eliminar sólidos, partículas que pueden causar erosión de los émbolos de las bombas, sellos de los discos y válvulas, atascamiento del equipo y formación de espuma Filtros de carbón activado.- son usados para eliminar hidrocarburos, productos de degradación del glicol, surfactantes, químicos usados para tratamientos de pozos, aceites lubricantes de compresores.

Bombas de glicol.- Son las únicas partes movibles de toda la unidad, retorna el glicol pobre de baja presión al contactor de alta presión, se usan de tres tipos: operación a alta presión (texsteam), operadas con liquido a alta presión (Kimray) y las impulsadas por motor eléctrico. Para unidades mas grandes de deshidratación se usan bombas de desplazamiento positivo, de cilindros múltiples. Montadas horizontalmente e impulsada por un motor eléctrico. Tanque de compensación.- Es un recipiente usado para almacenar glicol regenerado para la succión de la bomba, generalmente esta construido como parte integral del rehervidor o en forma separada.

Intercambiadores de calor.- El intercambiador glicol-glicol quita el calor del glicol pobre , caliente, que retorna al absorbedor y lo entrega al glicol rico que va al destilador ahorrando energía. El intercambiador glicol-gas sirve para calentar ligeramente el gas seco que sale del absorbedor y enfriar ligeramente el glicol caliente entrante. Los intercambiadores de glicol en una unidad e glicol están diseñadas para: - Suministrar el glicol pobre al absorbedor 5-15 °Fmas caliente que el gas seco que deja el absorbedor. Este objetivo se logra colocando un enfriador aguas abajo del intercambiador de glicol rico-pobre. - Mantener el tope del destilador de despojamiento a 210°F (a nivel del mar). El glicol rico ,frió, puede usarse como el refrigerante para el serpentín de reflujo. - Controlar el precalentamiennto del glicol rico que entra al destilador despojador a un máximo. Columnas de destilación.- Es el recipiente localizado en la parte superior del reherbidor donde tiene lugar la destilación del glicol y agua. Las columnas destiladas están normalmente empacadas y tienen condensadores con aletas o espirales de reflujo (serpentines) en la parte superior para enfriar los vapores de glicol y parte de vapor de agua de salida, para proveer el reflujo para la columna. Este arreglo controla la condensación y reduce las perdidas de glicol. El vapor de agua que sale del tope del despojador contiene pequeñas cantidades de hidrocarburos volátiles y se lo ventea normalmente a la atmósfera. Reherbidor.- Es el recipiente que suministra calor para separar el glicol y el agua por simple destilación. El glicol es calentado a una temperatura entre 380 y 400°F. Para remover suficiente vapor de agua para regenerar el glicol en 98.5 -99%. Los reherbidores pueden ser de fuego directo o calentados por vapor o aceite caliente. El nivel de glicol en el reherbidor es mantenido por un vertedero de derrame. El exceso de glicol fluye hacia dentro del tanque de compensación por gravedad • El funcionamiento de un sistema de regeneración de glicol seria el siguiente: El gas de entrada llega a un depurador de entrada, donde se quita las impurezas sólidas o liquidas, luego el gas entra por la parte inferior de la contactora fluye en

contracorriente con el glicol pobre que desciende. El glicol pobre entra por el tope del contactor donde fluye hacia abajo de plato en plato y absorbe el agua del gas natural que va ascendiendo, el gas que sale por el tope del contactor es gas seco que pasa a través de un intercambiador de calor gas/glicol y luego se va a la línea de gas de venta. 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. Se mejora el intercambio de calor entre el glicol rico, frió y el glicol pobre caliente utilizando dos o mas intercambiadores de calor de coraza-tubo, en serie. El aumento de calor recuperado disminuye el consumo de combustible en el reherbidor y protege de sobrecalentamiento a las bombas de circulación de glicol. El glicol rico se vaporiza en el tanque de flasheo donde se le quita el gas y cualquier hidrocarburo liquido que estuviera presente, que puede usarse como combustible, o como gas de despojamiento, se filtra el glicol antes de ser calentado en el reconcentrador. SISTEMA DE REGENERACION DE GLICOL CON TEG

ABSORCION FISICA POR INYECCION Son las llamadas Plantas de Ajustes de Punto de Roció “ Dew Point”, estas plantas permiten cumplir dos objetivos del acondicionamiento simultaneamente: La deshidratacion y el desgasolinaje. Básicamente el proceso consiste en provocar la condensacion del vapor de agua y de los hidrocarburos pesados mediante el enfriamiento. El glicol que se usa en este sistema es el monoetilen glicol por su doble accion como absorvente y anticongelante.

PROCESO DE DESHIDRATACION 1. Preparación y almacenamiento del glicol. 2. Sistema de inyección de glicol a la corriente de gas.

3. Recuperación y Regeneración del glicol 1. Preparación y almacenamiento del glicol.- El glicol es preparado con agua desmineralizada en una proporción de 80% de glicol y 20% de agua, es almacenada en tanques, que poseen colchones de gas para evitar la entrada de oxigeno al sistema. 2. Sistema de inyección de glicol a la corriente de gas.- De los tanques de almacenamiento con una bomba se lleva hasta el regenerador de glicolen donde por efecto de temperatura transmitida por la circulación de aceite caliente se logra ajustar la relación en peso de glicol deseada 80% a 81%. Luego se comunica este reboiler con el acumulador de glicol Del acumulador de glicol sale y atraviesa un intercambiador de calor glicol pobre/rico para enfriar el glicol pobre y entra a la succión de una bomba alternativa, la misma descarga y efectúa la inyección de la solución de glicol pobre al intercambiador gas-gas, al intercambiador gas-líquido, y una última inyección en el intercambiador de refrigeración secundaria (Chiller). En estos tres puntos se produce la absorción del vapor de agua de la corriente de gas, el glicol rico se junta en un separador frío (separador de baja temperatura), luego es enviado al sistema de estabilización (separador flash de condensado). Luego de circular por los filtros, la solución pasa a través del intercambiador de Glicol Rico/Pobre el cual adiciona calor antes de entrar a la sección de empaque de la columna de destilación, este intercambiador es calentado con la solución pobre proveniente del acumulador de glicol En la torre de destilación el exceso de agua es separada de la solución de glicol rico, mediante evaporación. La solución de glicol fluye hacia el reboiler de glicol donde se recalienta, calor provisto por la circulación de aceite caliente a través de un tubo que atraviesa al intercambiador sumergido en solución de glicol. Obteniendo así la regeneración del glicol o solución de glicol pobre. Una vez el fluido se precipita hacia el acumulador de glicol este se encuentra preparado para iniciar nuevamente el ciclo de inyección al sistema.

CHILLER Es un intercambiador de calor con tubos en “U”, donde el refrigerante fluye por el lado del casco. La sumergencia de los tubos es de gran importancia porque esto determina el rendimiento del proceso. El líquido entra al Chiller a una temperatura que está entre 37 y 43 °F (3 y 6 °C) por debajo de la temperatura a la que se debe enfriar el fluido que está en el lado de los tubos.

Al intercambiar calor, el refrigerante se calienta y empieza a vaporizar, bajando el ingreso de más refrigerante. El vapor que sale del Chiller va a un compresor. 3. Recuperación y Regeneración del glicol.- La solución de glicol rica que sale del separador flash de condensado fluye a través del serpentín de la columna de destilación. Luego este flujo es pre-calentando, por el calor provisto por el glicol pobre proveniente del acumulador de glicol, pasa a través de un intercambiador de glicol antes de ser recepcionado en el tanque de flasheo de glicol donde debido al aumento de temperatura y baja presión los gases disueltos en el glicol son desprendidos y los hidrocarburos líquidos arrastrados en la solución pueden ser decantados hacia el sistema de recolección. Luego pasa a través de filtros de sólidos y carbón activado para eliminar las impurezas e hidrocarburos del sistema. CONDENSADOR Es un intercambiador de calor donde el refrigerante va por el lado del casco y es enfriado con agua fría o puede ser un enfriador de aire, para luego volver al acumulador en fase líquida.

ECONOMIZADOR Es un separador que es empleado a veces, asumiendo dos etapas de compresión. Este es ubicado entre el acumulador y el Chiller y separa el gas del líquido. El gas frío es enviado a la Inter. – etapa del compresor, economizando la potencia del compresor y también permite obtener mayor cantidad de líquido refrigerante que entre al Chiller para evitar la falta de sumergencia.

DESHIDRATACION POR ADSORCION CON SÓLIDOS El proceso de adsorcion es una forma de adhesión entre una superficie sólida y el vapor del liquido que aparece con una capa muy delgada y se sostiene merced a la atracción entre los materiales y las características particulares de los mismos. La cantidad de liquido adsorbido en este caso agua, varia con la naturaleza y el área superficial del desecante usado. También se cree que la adhesión del agua a la superficie sólida esta suplementada por condensación capilar, o sea que aparte del agua se condensa y es retenida en los canales capilares en el interior del desecante. Cuando el gas contacta las partículas sólidas del desecante el agua es adsorbida hasta que se alcanza un equilibrio que esta descrito en tres variables : temperatura de contacto, contenido de agua del desecante, o capacidad estática (peso de agua/peso de desecante seco), y contenido de agua del gas (presión parcial del agua o punto de roció del agua ).

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PROCESO DE ADSORCION

Ventajas • • •

Alcanzan puntos de rocío muy bajos requeridos para plantas criogénicas. Se adaptan a cambios muy grandes en las tasas de flujo. Son menos susceptible a la corrosión o al espumamiento.

Desventajas • • • • •

Los costos iniciales de instalaciones son mucho mayores a la de una unidad de glicol. Es un proceso de bacheo. Tiene caídas de presión altas a través del sistema. Los desecantes pueden envenenarse con líquidos u otras impurezas del gas. Altos requerimientos de espacio y peso. Altos requerimientos de calor de regeneración y altos costos de utilidades.

TIPOS DE DESECANTES USADOS EN EL SISTEMA DE ADSORCION

Desecantes Los adsorbentes mas comúnmente usados para secar fluidos de petróleo son: silica gel, bolitas de silica gel, alumina activada, tamices moleculares. Geles de sílice.- La silica gel es un material duro, áspero, con buenas características de resistencia a la atrición (desgaste por fricción), y esta disponible comercialmente en forma de polvo, gránulos o esferas de varios tamaños. Bolitas de silica gel.- La capacidad de adsorcion es la misma que la de la silica gel común, solo que la densidad bruta y la capacidad por unidad de volumen es mayor. Alumina activada.- Es una alumina parcialmente hidratada, poros, amorfa. Tamices moleculares.- Son zeolitas, cristalinas estructura uniforme tridimensional interconectada Estos cristales de zeolita sintética se fabrican interconexión de tamaño uniforme, separados igualmente uniformes.

SELECCIÓN DEL DESECANTE

o aluminio-silicatos que tienen una de tetraedros de sílice y de aluminio para que contengan cavidades de por poros o aberturas estrechas

La selección se basa en lo económico y en las condiciones del proceso. Muchas veces los desecantes son intercambiables y el equipo diseñado para un producto puede ser efectivamente operado con otro. La selección del desecante debe ser hecha sobre la base de las siguientes consideraciones: a) b) c) d)

Presión, temperatura y composición del gas de entrada Punto de rocío al agua requerida a la salida. Requerimientos de recuperación de Hcbs.. Costo de capital y de operación.

DESCRIPCION DEL PROCESO Y RESPECTIVOS EQUIPAMIENTOS Si el secado del gas debe ser hecho en una operación continua es necesario tener lechos de desecantes múltiples, ya que estos operan en una forma cíclica. Hay tres ciclos que se ejecutan alternadamente en cada deshidratador. Hay un ciclo de adsorcion, o deshidratado , un ciclo de calor o regeneración del lecho y un ciclo de enfriamiento del mismo. Los componentes típicos de una unidad de desecante sólido son: a)

Separador de gas de entrada b) Dos o mascontactores de adsorcion llenos con desecante sólido. Un calentador de alta temperatura para proveer el gas caliente de regeneración par reactivar el desecante en las torres. d) Un enfriador del gas de regeneración para condensar el agua del gas de regeneración. e) Un separador del gas de regeneración para quitar el agua que se ha condensado del gas de regeneración f) Tuberías, distribuidores, válvulas conmutadoras y controles para dirigir y controlar el flujo de los gases de acuerdo a los requerimientos del proceso. Torre adsorbedora.- Es un recipiente cilíndrico con dos distribuidores de las corrientes de gas en ambos extremos, soportes para el lecho colocados en su parte inferior, una carga de adsorbente, conexiones para la remoción del mismo y un muestreador. El soporte del lecho debe soportar tanto el peso muerto del desecante, como la carga viva de la presión fluyente . Puede ser una malla de acero inoxidable, con aberturas de malla menores que las partículas del desecante, soportada horizontalmente sobre vigas y anillos soldados. El gas se introduce en la parte superior de la torre en forma radial y baja velocidad puede usarse una tubería ranurada tipo criba, o un tipo canasto perforado. Se recomienda proteger la parte superior de la camada de desecante colocando una capa de 4 a6 pulgadas de bolas de1/2” a 2” de diametro. En el ciclo de adsorcion el gas húmedo de entrada fluye hacia abajo a través de la torre. Los componentes a ser retirados son adsorbidos a tasas que dependen de su naturaleza química, el tamaño de las moléculas y el tamaño de poros del adsorbente . Las

moléculas de agua se adsorben primero en las camadas superiores del lecho. Los gases hidrocarbonados secos se adsorben a través del lecho. A medida que las capas superiores del desecante se saturan con agua, el agua en la corriente de gas húmedo comienza a desplazar los hidrocarburos previamente adsorbidos en las camadas mas bajas. Los hidrocarburos líquidos también serán adsorbidos, y llenaran espacios porosos que, de otro modo, estarían disponibles para moléculas de agua. Calentadores de Regeneración.- En cualquier tiempo dado, al menos una de las torres debe estar adsorbiendo mientras las otras torres están siendo calentadas o enfriadas para regenerar el desecante. Cuando una torre se la conmuta el ciclo de regeneración algo del gas húmedo, es decir una pequeña parte de la corriente del gas de entrada (5 a 10 %) es desviada y se calienta temperaturas entre 450 y 600 °F, en el calentador de alta temperatura. El gas calentado que sale del regenerador se dirige luego a la torre para quitar el agua previamente adsorbida, al calentar la torre, el agua capturada en los poros del desecante se convierte en vapor y es adsorbida por el gas natural caliente que esta pasando. Este gas que fluye de abajo hacia arriba deja el tope de la torre y se lo enfría a fin de condensar el agua que ha arrastrado, este enfriador de regeneración trabaja con aire , agua o gas natural, pero generalmente se usa aire para enfriar la corriente de regeneración, dentro de 15 a20 °F con respecto a la temperatura del aire. El agua condensada en el enfriador se separa en el separador de gas de regeneración, que es un recipiente horizontal trifásico dimensionado para acomodar cualquier acumulación que surgiere. Una vez que se ha secado el lecho , es necesario enviar gas frió para volverlo a las temperaturas de operación normales, antes de ponerlo en servicio, se hace con gas deshidratado, y si es con gas húmedo, hay que deshidratarlo primero , ya que el paso por una corriente caliente no es suficiente para deshidratar el gas.

CONSIDERACIONES DE DISEÑO Sentido del flujo.- Se recomienda flujo hacia abajo cuando se trata de deshidratación de gas, y flujo hacia arriba cuando se trata de deshidratación de hidrocarburos líquidos. En caso de los hidrocarburos líquidos, como estos siempre llevan algo de componentes gaseosos, el flujo hacia arriba permite que las burbujas de gas pasen a través del lecho de deshidratación, Si el flujo de liquido fuera hacia abajo, habría acumulación de gas en el tope de la torre, reduciendo progresivamente la cantidad de desecante expuesto al liquido. Temperatura.- Las planta de adsorcion son muy sensibles a la temperatura del gas de entrada, ya que la eficiencia disminuye a medida que la temperatura aumenta. La temperatura del gas de regeneración que se mezcla con el gas húmedo de entrada por delante del deshidratador es también importante. Si la temperatura de esas dos corrientes de gases difiere en mas que 15 a20 °F, el agua liquida y los hidrocarburos condensaran a medida que el gas mas caliente se enfría. Los líquidos condensados

acortan la vida del desecante sólido. La máxima temperatura del gas caliente depende del tipo de contaminante a remover, y del poder del sostén o afinidad del desecante por los contaminantes. Normalmente se usa una temperatura de 450 a600 °F Presión.- Generalmente la capacidad de adsorcion de una unidad de secado decrece a medida que la presión desciende. Si los deshidratadores se operan muy por debajo de la presión de diseño, el desecante tendrá que trabajar mas para sacar el agua y mantener el punto de rocío deseado para el efluente. Velocidad del gas.- La habilidad del desecante para deshidratar el gas aumenta cuando la velocidad del gas disminuye durante el ciclo de secado. Por lo tanto seria deseable operar a velocidades mínimas para usar plenamente al desecante. A velocidades bajas se requiere torres con grandes áreas transversales para manejar un dado flujo de gas, el cual, además puede canalizar a través del lecho desecante y no quedar deshidratado apropiadamente. Relación diámetro a altura del techo.- Una relación (L/D) coeficiente de esbeltez, conveniente seria de mas de 2.5, por debajo de ese valor de 2.5 no son aconsejable porque no permiten una buena deshidratación ya que se producen canalizaciones por que no hay flujo uniforme y el tiempo de contacto no siempre es el adecuado. Caída de presión.- Las torres están dimensionadas para una caída de presión de diseño de 5 psi a través del desecante. Contenido de humedad del gas de entrada.- Una variable importante que determina el tamaño del lecho de un desecante dado es la saturación relativa del gas de entrada. Esta variable es la fuerza impulsora que afecta la transferencia de agua al adsorbente.