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UNIVERSIDAD PÚBLICA DE EL ALTO ÁREA CIENCIA Y TECNOLOGÍA CARRERA INGENIERIA GAS Y PETROQUÍMICA

PERFÍL

DESHIDRATACIÓN DEL GAS NATURAL POR EL MÉTODO DE CRIOGENIZACIÓN PARA LA REMOCIÓN DEL CONTENIDO DE AGUA EN LA PLANTA DE BULO BULO Estudiantes : Univ. Rodolfo Rolando Espinoza Espinoza Univ. Univ. Univ. Univ. Univ. Univ. Univ. Docente

: Ing. Gabriel Pérez Ortiz EL ALTO – BOLIVIA- 2018

RESUMEN

La presente investigación se basó en el desarrollo del proceso de deshidratación por criogenización del Gas Natural para la remoción del agua en la planta de Bulo Bulo, ya que en estos procesos de deshidratación de gas natural es muy importante extraer los vapores de agua que se encuentran en el gas debido a que los mismos pueden producir taponamientos de válvulas, taponamiento de quipos y taponamiento de líneas de gas, impidiendo que un proceso de deshidratación sea óptimo y eficaz a la Planta. Los principales métodos de deshidratación de gas natural se los realiza mediante la adsorción con desecantes sólidos y mediante la absorción con desecantes líquidos como el glicol pero en nuestro caso utilizaremos en método de criogénico el cual se caracterizan porque el gas se enfría a temperaturas de -100 a -150 °F (Temperaturas Criogénicas); en este caso se requiere que el gas después de la deshidratación tenga un contenido de agua de unas pocas ppm, además se necesita que el gas se pueda despresurizar para poderlo enfriar. Las plantas criogénicas son la de mayor rendimiento en líquidos recobrados, son más fáciles de operar y más compactas aunque un poco más costosas que las de refrigeración. En estos tipos de deshidratación de gas natural se deben de tomar en cuentas variables como: presión, temperatura, calidad del desecante tanto en sólido como en líquido, con la finalidad de lograr el mejor desempeño y agilizar los procesos.

ABSTRACT The present investigation was based on the development of the process of dehydration by cryogenization of Natural Gas for the removal of water in the Bulo Bulo plant, since in these natural gas dehydration processes it is very important to extract the water vapors that are found in the gas due to the fact that they can cause valve plugging, plugging of equipment and plugging of gas lines, preventing a dehydration process from being optimal and efficient to the Plant. The main methods of dehydration of natural gas are carried out by adsorption with solid desiccants and by absorption with liquid desiccants such as glycol, but in our case we will use the cryogenic method, which is characterized by the fact that the gas is cooled to temperatures of -100. at -150 ° F (Cryogenic Temperatures); in this case it is required that the gas after dehydration has a water content of a few ppm, in addition it is necessary that the gas be depressurized to be able to cool it. Cryogenic plants are the most efficient in recovered liquids, they are easier to operate and more compact although a little more expensive than refrigeration. In these types of dehydration of natural gas should take into account variables such as pressure, temperature, quality of the desiccant in both solid and liquid, in order to achieve the best performance and streamline processes.

INTRODUCCION En los últimos años, a propósito del gas natural se hace referencia frecuentemente a las plantas criogénicas. Sin embargo, muchos no tenemos claro qué proceso, por qué y para qué se usa esta tecnología, y cuáles son sus alcances. Por ello, es que la presente investigación busca explicar de forma sencilla lo que implica el proceso de la deshidratación del Gas Natural por el método criogénico, sus características y otros datos de importancia en la Planta de Bulo Bulo. La planta de deshidratación de gas natural por proceso de criogenización agua que contiene el gas es necesario someterlo a un proceso de deshidratación, el cual se define como el proceso de remover el vapor de agua que está asociado al gas. El vapor de agua es probablemente la impureza más común en un flujo de gas. Este proceso cobra mayor importancia en campos donde se manejan altas presiones. Es por eso que la criogenia o denominada también el congelamiento ultra frío, es una técnica utilizada para enfriar materiales a temperaturas muy bajas - como la temperatura de ebullición del nitrógeno (-195.79 ºC) e incluso más bajas. Para lograr estas temperaturas se usan diversos productos siendo los más conocidos el nitrógeno y el helio. La criogenia tiene una gran variedad de aplicaciones, entre las que podemos destacar el procesamiento de metales y de hidrocarburos, el almacenamiento o preservación de vacunas, alimentos u otros insumos, y a futuro – actualmente en investigación - la posibilidad de criogenizar personas con el fin de acceder a curas de males que los aquejan en el futuro. Su uso en la industria de los hidrocarburos se ha incrementado en los últimos tiempos con especial interés en el gas natural, ya que los procesos criogénicos han permitido que el gas natural pueda ser deshidratado, licuefactado y, por ende, transportado mediante buques especialmente acondicionados a destinos muy lejanos.

Consiguiendo de esta manera las principales razones para remover el vapor de agua del gas natural; pudiendo decir que el agua líquida y el gas natural pueden formar hidratos que taponan los equipos y tuberías, el agua líquida del gas natural es corrosiva principalmente si contiene CO2 y H2S, el vapor de agua del gas natural puede condensarse en las líneas llegando a causar taponamiento, para optimizar el funcionamiento de los compresores y para cumplir con la calidad exigida para su transporte en tuberías y comercialización.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El gas natural arrastra desde los yacimientos componentes indeseables como son: el sulfuro de hidrógeno, el dióxido de carbono y agua, estos componentes deben de ser eliminados del gas natural ya que pueden producir daños al medio ambiente, corrosión en los equipos o disminuir el valor comercial del gas. El sulfuro de hidrógeno en presencia del agua forma ácido sulfhídrico, el cual es un compuesto altamente corrosivo que pone en peligro las instalaciones y ductos. El mismo comportamiento tiene el dióxido de carbono, que con el agua forma ácido carbónico. Estos compuestos, principalmente el agua deben de ser eliminados del gas natural mediante el uso de tecnologías. En este proyecto utilizaremos el método de deshidratación por criogenización, que una vez procesado el gas natural son útiles a la industria.

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA. El presente PROYECTO se justifica en tanto permitirá establecer prácticamente los parámetros óptimos para la depuración húmeda del gas natural; lo que permitirá eliminar CO2 Y H2S lo cual es un peligro de una corrosión intensiva en los ductos y equipos requeridos para el transporte y procesamiento del gas natural.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL 

Realizar la deshidratación del gas natural a través del proceso de criogenización para le extracción del agua que esta asociada con el gas natural en forma de vapor y en forma libre, logrando una mayor producción hidrocarburífera y mayor rendimiento de la planta de Bulo Bulo.

OBJETIVOS ESPECIFICOS 

Estudiar las características y funcionamiento de la planta de deshidratación con el método criogénico.



Diseñar un equipo de deshidratación de gas natural implementando la aplicación del método criogénico de la planta.



Realizar un proceso de simulación en hysys del ciclo de deshidratación por criogenización y para poder tener el modelo final de la planta.

MARCO TEÓRICO DEFINICIONES  Gas Natural Es una mezcla de hidrocarburos compuesta principalmente por gas metano y en proporciones menores de otros hidrocarburos, como etano, propano, butanos, pentanos, y otros; también contiene impurezas como vapor de agua, azufre, dióxido de carbono, nitrógeno e inclusive helio.El gas se acumula en yacimientos subterráneos en regiones geológicas conocidas como "cuencas sedimentarias de hidrocarburos" y puede existir en ellas en forma aislada o mezclado con el petróleo.  Criogenizacion Como su nombre lo indica es aquella en la que se llevan a cabo procesos criogénicos(-160 ºC) , con la finalidad de obtener diferentes productos, con niveles de pureza elevados, es decir, con la menor contaminación posible, a su vez el proceso criogénico es utilizar temperaturas muy bajas para obtener los mejores resultados posibles.  Endulzamiento Se debe tener presente su uso, el cual, denota la eliminación de los componentes ácidos del gas natural, por lo general el dióxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno. A los efectos del tema en estudio, otros componentes ácidos como el COS y el CS2, tienen una gran importancia debido a su tendencia a dañar las soluciones utilizadas para endulzar el gas y, por lo general, no se reportan dentro de la composición del gas a tratar, una costumbre muy costosa para la industria.

1. DIAGRAMA DEL PROCESO CRIOGENICO UN DIAGRAMA BASICO DE UN PROCESO CRIOGENICO ES LA SIGUIENTE:

DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL POR CRIOGENIZACION En los últimos años, a propósito del gas natural se hace referencia frecuentemente a las plantas criogénicas. Sin embargo, muchos no tenemos claro qué proceso, por qué y para qué se usa esta tecnología, y cuáles son sus alcances. Por ello, es que el presente Informe que busca explicar de forma sencilla lo que implica el proceso de la criogenia, sus características y otros datos de importancia. La criogenia o denominada también el congelamiento ultra frío, es una técnica utilizada para enfriar materiales a temperaturas muy bajas - como la temperatura de ebullición del nitrógeno (195.79 ºC) e incluso más bajas. Para lograr estas temperaturas se usan diversos productos siendo los más conocidos el nitrógeno y el helio. La criogenia tiene una gran variedad de aplicaciones, entre las que podemos destacar el procesamiento de metales y de hidrocarburos, el almacenamiento o preservación de vacunas, alimentos u otros insumos, y a futuro – actualmente en investigación la posibilidad de criogenizar personas con el fin de acceder a curas de males que los aquejan en el futuro. Su uso en la industria de los hidrocarburos se ha incrementado en los últimos tiempos con especial interés en el gas natural, ya que los procesos criogénicos han permitido que el gas natural pueda ser licuefactado1 y, por ende, transportado mediante buques especialmente acondicionados a destinos muy lejanos. ANALISIS DE COSTOS EN EL PROCESO CRIOGENICO La producción y consumo del gas natural y su disponibilidad en el mundo facilita su transporte y utilización, así como sus características de combustión limpia.

La emergente comodidad del gas natural por lo tanto ha creado competencia entre los procesadores de gas natural. Es necesario optimizar los procesos debido al incremento de los márgenes de operación entre los costos de procesamiento y los precios en el mercado. Los costos de procesamiento para el gas natural pueden ser divididos en dos categorías. -

Remoción de contaminantes

-

Recuperación de líquidos

El CO2 es el contaminante común encontrado en el gas natural, la mayoría de las compañías de transporte de gas y consumidores pueden aceptar una concentración de CO2 permisible contenidos en las corrientes del gas natural. Muchos procesos requieren remover el CO2 para evitar la formación de hidratos como CO27H2O, en las secciones frías de la planta de procesamiento. La flexibilidad de operar los procesos ya sea para recuperar o rechazar etano sin sacrificar la recuperación de propano, es frecuentemente un factor crítico en la determinación del aprovechamiento de una planta procesadora de gas.

Con las consecuentes variaciones en los precios de etano es vital para los procesadores de gas responder a los cambios de mercado para maximizar los beneficios.

DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL POR CRIOGENIZACION En los últimos años, a propósito del gas natural se hace referencia frecuentemente a las plantas criogénicas. Sin embargo, muchos no tenemos claro qué proceso, por qué y para qué se usa esta tecnología, y cuáles son sus alcances. Por ello, es que el presente Informe que busca explicar de forma sencilla lo que implica el proceso de la criogenia, sus características y otros datos de importancia. La criogenia o denominada también el congelamiento ultra frío, es una técnica utilizada para enfriar materiales a temperaturas muy bajas - como la temperatura de ebullición del nitrógeno (-

195.79 ºC) e incluso más bajas. Para lograr estas temperaturas se usan diversos productos siendo los más conocidos el nitrógeno y el helio. La criogenia tiene una gran variedad de aplicaciones, entre las que podemos destacar el procesamiento de metales y de hidrocarburos, el almacenamiento o preservación de vacunas, alimentos u otros insumos, y a futuro – actualmente en investigación la posibilidad de criogenizar personas con el fin de acceder a curas de males que los aquejan en el futuro. Su uso en la industria de los hidrocarburos se ha incrementado en los últimos tiempos con especial interés en el gas natural, ya que los procesos criogénicos han permitido que el gas natural pueda ser licuefactado1 y, por ende, transportado mediante buques especialmente acondicionados a destinos muy lejanos. 2. ANALISIS DE COSTOS EN EL PROCESO CRIOGENICO La producción y consumo del gas natural y su disponibilidad en el mundo facilita su transporte y utilización, así como sus características de combustión limpia. La emergente comodidad del gas natural por lo tanto ha creado competencia entre los procesadores de gas natural. Es necesario optimizar los procesos debido al incremento de los márgenes de operación entre los costos de procesamiento y los precios en el mercado. Los costos de procesamiento para el gas natural pueden ser divididos en dos categorías. -

Remoción de contaminantes

-

Recuperación de líquidos

El CO2 es el contaminante común encontrado en el gas natural, la mayoría de las compañías de transporte de gas y consumidores pueden aceptar una concentración de CO2 permisible contenidos en las corrientes del gas natural. Muchos procesos requieren remover el CO2 para evitar la formación de hidratos como CO27H2O, en las secciones frías de la planta de procesamiento. La flexibilidad de operar los procesos ya sea para recuperar o rechazar etano sin sacrificar la recuperación de propano, es frecuentemente un factor crítico en la determinación del aprovechamiento de una planta procesadora de gas. Con las consecuentes variaciones en los precios de etano es vital para los procesadores de gas responder a los cambios de mercado para maximizar los beneficios.

UNIDADES CRIOGÉNICAS

Compuesta por dos trenes equivalentes que operan en paralelo, procesando cada uno el 50% del caudal proveniente de la Unidad de Filtración y Deshidratación. Existen dos unidades Criogénicas, compuestas por un tren turboexpansión (1-K-101/X-101 y 2-K-101/X-101) que operan de acuerdo al proceso RSV (Recycle Split Vapor) patentado por OrtloffEngineers Ltd., donde se licuan los

componentes pesados que luego son separados del gas en cada una de las torres Deetanizadoras (1-C-101 y 2-C-101), obteniéndose una corriente de Gas Residual por el tope que luego de ser comprimida es reinyectada al gasoducto.

BIBLIOGRAFIA 

Pitman Richard, Hudson Hank y Wilkinson John. 1998, “Next generation processes for NGL recovery”. 77ª convención de la Gas Processors Association, Ortloff Engineers, Ltd, Dallas, Texas. P 13.



MehraYuv y Gaskin Thomas,1999, “Guidelines offered for cryogenics or absorption for gas processing”. En Gas Processing.