Deshidratacion de gas natural

DESHIDRATACIÓN DE
GAS
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN
I. U. P. SANTIAGO MARIÑO
AMPLIACIÓN MARACAIBO
INGENIERÍA QUÍMICA
CÁTEDRA: TRATAMIENTO DE GAS
Presentado por:
Kaurina Morales
CI: 25.816.028
Maracaibo, julio 2020

¿QUÉ ES EL GAS NATURAL?
El Gas Natural es un gas
combustible que se
encuentra en la
naturaleza en reservas
subterráneas en rocas
porosas, él mismo
consiste en una mezcla
de hidrocarburos formada
principalmente por
metano, y constituye la
tercera fuente de energía
después del petróleo y el
carbón.

DESIDRATACIÓN DE GAS
La deshidratación del gas natural consiste en la extracción
del agua que está presente en su composición ya sea en
forma de vapor y/o en forma libre, puesto que el contenido
de agua o vapor de agua, así como el de hidrocarburos
condensables, sugieren condiciones desfavorables para el
transporte del gas.
La mayoría de los gases naturales contienen cantidades de
agua a la presión y temperatura con la que son extraídos del
yacimiento por lo que el proceso de deshidratación
corresponde a la segunda fase en su tratamiento.

DESIDRATACIÓN DE GAS
En primera instancia, cuando el hidrocarburo extraído del yacimiento se
encuentra en la planta de tratamiento, pasa primero por un proceso de
endulzamiento y luego por la fase de deshidratación.
El proceso de deshidratación del gas sigue ese orden por dos factores, el
primero responde a la necesidad de eliminar los elementos ácidos de las
corrientes de gas para ser transportado; y el segundo factor, responde a
que durante el endulzamiento se puede generar agua, la cual ya viene
presente en la corriente y también es perjudicial para el resultado.
En general, el contenido de agua o vapor de agua, así como el contenido
de hidrocarburos condensables, resultan desfavorables para el transporte
del gas por tuberías, ya que provocarían obstrucciones de importancia,
influyendo en los niveles de productividad de la planta.

IMPORTANCIA DE LA DESIDRATACIÓN
DE GAS
La razón principal por la cual el gas natural pasa por dicho
proceso es para evitar la formación de hidratos.
Los sistemas de deshidratación de gas natural extraen agua
saturada de las corrientes de gas para cumplir con las
especificaciones del gas de venta y evitar los problemas
asociados con el transporte de gas con trazas de agua como
la corrosión, pérdida de volumen útil por condensación y la
formación de hidratos

¿CÓMO EVITAR LA FORMACIÓN DE
HIDRATOS?
Para evitar la formación de hidratos se requiere una presión
elevada y una temperatura baja; es decir, a cada valor de presión
corresponde un valor de temperatura por debajo de la cual
pueden formarse estos elementos si existe humedad.
Deshidratar el gas, es en realidad bajar su punto de rocío hasta
temperaturas inferiores a 32°F. Ello se efectúa mediante procesos
que emplean como absorbedores agentes sólidos o líquidos.
También se logra impedir la formación de hidratos mediante la
inyección en el gas de sustancias inhibidoras, tales como el
metanol. Una vez formados los hidratos, no hay posibilidad de
eliminarlos, y la única forma es sacarlos de la tubería.

PROCESOS DE DESHIDRATACIÓN DE
GAS
Para retirar la presencia de
agua en la corriente de gas, se
han desarrollado los siguientes
métodos de deshidratación:
• Absorción
• Adsorción
• Delicuescencia
• Expansión-Refrigeración
• Permeación del gas
• Tecnología Twister

DESHIDRATACIÓN POR ABSORCIÓN
La absorción es un fenómeno de transferencia de masa
desde una fase gaseosa hacia una fase líquida; esto es
posible mediante la adición de un líquido con alta
higroscopicidad o facilidad para retirar el agua. Por lo tanto,
la deshidratación por absorción consiste en remover el
vapor de agua del gas a través del contacto íntimo con un
desecante líquido.
Dicho contacto tiene lugar en una torre empacada o de
platos y los glicoles son los desecantes líquidos más
efectivos; los más usados para la deshidratación del gas
natural son: etilenglicol, dietilenglicol y trietilenglicol (EG,
DEG, TEG).

El trietilenglicol ha ganado la aceptación universal como el más
efectivo de los glicoles, debido a que logra mayor depresión del
punto de rocío y tiene bajos costos de operación. Asimismo, es un
líquido higroscópico no volátil, inodoro e incoloro que ha sido
usado para deshidratar gases dulces y ácidos en los siguientes
rangos de operación:
• Depresión del punto de rocío: 40-140ºF
• Presión: 25-2500 psi
• Temperatura: 40-160ºF
Dentro de las principales ventajas de usar TEG destacan el hecho
de que puede ser regenerado con facilidad y produce menores
pérdidas por vaporización. Mientras que, entre las limitaciones
de empleo del TEG, se tiene que no es apto para procesos
criogénicos y es corrosivo si se contamina con H2S.

Una planta deshidratadora que utiliza TEG se compone de dos
zonas: la zona de deshidratación, la cual es favorecida por altas
presiones y bajas temperaturas y la zona de regeneración, la cual
es favorecida por bajas presiones y altas temperaturas.
Además, se tienen dos operaciones complementarias, la primera
se refiere a la limpieza del gas húmedo que entra a la torre de
absorción y la segunda corresponde a la descontaminación del
glicol con el objeto de evitar que lleguen impurezas al rehervidor.
Se debe tener en cuenta que la absorción del vapor de agua y la
reconcentración del glicol están gobernadas por el equilibrio de
fases líquido-vapor.

ESQUEMA DE UNA PLANTA DE
DESHIDRATACIÓN CON GLICOL

DESHIDRATACIÓN POR ADSORCIÓN
La deshidratación con desecantes sólidos es un proceso que
trabaja bajo el principio de adsorción. La adsorción
involucra una forma de adhesión entre las partículas del
desecante sólido y el vapor de agua en el gas. La
deshidratación con sólidos es mucho más eficiente que la
deshidratación con glicol.
Sin embargo, con el fin de reducir el tamaño de la
adsorbedora, frecuentemente se usa una absorbedora con
glicol para realizar una deshidratación inicial, con lo que se
reduce la masa de desecante sólido necesaria para la
deshidratación final.

La deshidratación con lecho sólido es una buena alternativa en
aplicaciones como:
• Deshidratación para conseguir puntos de rocío de agua menor que -
40°C a -50°C tales como las requeridas en la corriente de entrada de
las plantas de extracción de LGN utilizando expansores.
• Unidades de control del punto de rocío de hidrocarburos donde se
requiere la extracción simultánea de agua e hidrocarburo para
alcanzar ambas especificaciones de venta. Esto se usa frecuentemente
para controlar el punto de rocío de hidrocarburos en corrientes de alta
presión de gas pobre.
• Deshidratación y remoción simultánea de H2S del gas natural.
• Deshidratación de gases que contienen H2S donde la solubilidad del
H2S en glicol puede causar problemas de emisión.
• Deshidratación y remoción de componentes sulfuros para las
corrientes de LGN y GLP.

Un desecante comercial debe poseer afinidad por el agua, un área
superficial por unidad de volumen grande, alta resistencia
mecánica, resistencia a la abrasión, inerte químicamente, y tener
costos razonables. Los desecantes sólidos más usados son: gel de
sílice, alúmina y tamiz molecular.
En sistemas de gas natural los más usados son los tamices
moleculares, los cuales son formas cristalinas de aluminosilicatos
que exhiben un alto grado de adsorción de agua. Permiten
obtener un punto de rocío de –150°F y se pueden usar tanto para
endulzar como para deshidratar el gas natural. Como se elaboran
de acuerdo a un tamaño de poro específico, los tamices
moleculares permiten que la adsorción sea selectiva, es decir, se
adsorben solamente las moléculas cuyo diámetro es menor que el
tamaño del poro del tamiz molecular.

En el proceso típico de deshidratación del gas con desecante
sólido, el gas húmedo al entrar a la planta pasa inicialmente por
un separador (Scrubber) para remover todos los sólidos y
líquidos. Posteriormente, el gas fluye hacia la parte superior de la
adsorbedora que contiene un lecho desecante. Mientras una torre
adsorbedora está deshidratando, la otra se está regenerando
mediante una corriente de gas caliente.
Durante la etapa de adsorción, el gas que va a ser procesado pasa
a través del lecho adsorbente, en donde el agua es retenida
selectivamente. Cuando el lecho se satura, se hace pasar una
corriente de gas caliente en contra flujo al lecho adsorbente para
su regeneración. Luego de la regeneración y antes de la
adsorción, el lecho debe enfriarse, esto se logra circulando gas
frío por el lecho de adsorción en la misma dirección de flujo;
posteriormente, el mismo gas puede ser empleado para el proceso
de regeneración.

ESQUEMA DEL PROCESO DE
DESHIDRATACIÓN CON DESECANTES
SÓLIDOS

DELICUESCENCIA
Un delicuescente es una sustancia (en su mayoría sales) que
tiene la propiedad de atraer la humedad y disolverse
lentamente.
La deshidratación por delicuescencia se refiere entonces, al
uso de sales de metales alcalinotérreos para secar el gas.
Ejemplos de sustancias delicuescentes son: cloruro de
calcio, cloruro férrico, cloruro de magnesio, cloruro de zinc,
carbonato de potasio, hidróxido de potasio y el hidróxido de
sodio. En la industria de gas, la más empleada en los
sistemas de deshidratación es el cloruro de calcio (CaCl2).

DELICUESCENCIA
Aunque en algunas ocasiones el uso de delicuescentes se clasifica
como deshidratación por adsorción, este proceso presenta
diferencias significativas con respecto a los adsorbentes; ya que
una deshidratadora de CaCl2 es una combinación de una torre
absorbedora de vapor de agua y una unidad de lecho sólido.
El paso del gas a través del lecho de cloruro de calcio anhidro
forma una salmuera concentrada de gravedad específica
aproximada de 1.4. El lecho se asienta a medida que el CaCl2 es
consumido desde el fondo y proporciona una deshidratación
eficiente hasta que queden dos pies de lecho remanente.
La salmuera formada gotea dentro de una sección de absorción,
en la cual la salmuera absorbe agua del gas a medida que ésta
desciende por gravedad, de plato en plato, en contracorriente con
el gas húmedo que asciende desde el fondo.

DELICUESCENCIA
Generalmente, se usan varias unidades de deshidratación y se
aplican en locaciones remotas donde no hay disponibilidad de
personal para el monitoreo. Por ser un sistema cerrado no
presenta problemas por emisiones de BTEX y VOCs, pero sí
genera el problema ambiental de la disposición de la salmuera
producida.
Debido a que el equipo necesario para el proceso de
deshidratación por delicuescencia es más simple que el requerido
por las plantas de absorción, adsorción y membranas permeables,
generalmente, los costos de equipo son menores. Los costos
operacionales son afectados por la temperatura, por la presión, y
por cuánto vapor de agua debe ser removido, y por lo tanto deben
calcularse para cada aplicación.

ESQUEMA DEL PROCESO DE
DELICUESCENCIA

DESHIDRATACIÓN POR EXPANSIÓN-
REFRIGERACIÓN
La deshidratación por expansión se refiere al proceso en el cual
se hace pasar el gas por un reductor de presión, lo cual ocasiona
su enfriamiento por el efecto Joule–Thomson, y conlleva a la
condensación del agua.
En este método, el gas se enfría adiabáticamente (refrigeración
mecánica); al bajar la temperatura se produce la condensación de
líquidos, entre los cuales está el agua. Puede utilizarse con o sin
inhibidor, el proceso sin inhibidor se utiliza únicamente cuando la
caída de presión disponible permite que el agua alcance el punto
de rocío requerido sin formación de hidratos. Entonces, se
mezcla el metanol o el glicol con el gas para enfriar el gas a
temperaturas muy bajas.

DESHIDRATACIÓN POR EXPANSIÓN-
REFRIGERACIÓN
La mezcla agua–inhibidor se retira y el inhibidor se
recupera en una columna de despojo. Las principales
ventajas del proceso son:
•Puede obtener puntos de rocío en el rango de -100 a
-150°F (-70 a -100°C).
•Solo requiere suministro de calor para el regenerador de
metanol.
Sin embargo, requiere refrigeración externa para enfriar el
gas, y minimizar las pérdidas de metanol en la despojadora.

PERMEACIÓN DEL GAS
La permeación de gas se basa en el principio de transferencia de
masa por la difusión de gas a través de una membrana.
Una membrana es una barrera semipermeable entre dos fases,
que permite el paso de varios solutos a través de ella a diferentes
tasas y también permite a componentes selectivos penetrar
mientras retiene otros componentes en la entrada de alimento.
Las membranas son usadas en la industria del gas natural
principalmente para remover dióxido de carbono (CO2), agua y
sulfuro de hidrogeno (H2S).

PERMEACIÓN DEL GAS
Las membranas también han demostrado una enorme
efectividad en la remoción de altos niveles de dióxido de
carbono como los encontrados en el recobro mejorado con
CO2 y también se han usado para medir gases
hidrocarburos. Por su parte, el endulzamiento de gas con
membranas generalmente requiere un tratamiento previo
con solventes químicos como las aminas y deshidratación
con glicol.
Debido a su simplicidad, a que ocupan menor espacio y
peso en comparación con los sistemas tradicionales (Plantas
de absorción), las membranas permeables se convierten en
una alternativa para aplicaciones costa afuera.

PERMEACIÓN DEL GAS
El pretratamiento del alimento es un componente crítico de
un proceso con membranas. El gas de entrada debe estar
libre de sólidos y gotas mayores a 3 micras. La temperatura
del gas de entrada debe estar al menos 20ºF (10ºC) por
encima del punto de rocío de agua para evitar condensación
en la membrana.

TECNOLOGÍA TWISTER
Es muy atractiva en aplicaciones costa afuera debido a su
simplicidad (no tiene partes móviles), su pequeño tamaño y
bajo peso.
El separador twister supersónico, es una combinación única
de conocidos procesos físicos, como la expansión, la
separación ciclónica gas/líquido, y los pasos del proceso de
recompresión, en un dispositivo compacto y tubular para
condensar y separar agua e hidrocarburos pesados del gas
natural.

TECNOLOGÍA TWISTER
La condensación y la separación a velocidad supersónica son clave para
conseguir en un solo paso reducciones tanto en capital como en costos
de mantenimiento. El tiempo de residencia dentro del separador twister
supersónico es solamente de milésimas de segundo, lo cual no permite
la depositación de sólidos ni la formación de hidratos, evitando así la
aplicación de inhibidores químicos.
La eliminación de los sistemas de regeneración de químicos asociados
evita las emisiones perjudiciales de benceno, tolueno y xileno al
ambiente y evita el costo de sistemas de recuperación químicos. La
sencillez y la confiabilidad de un dispositivo estático, sin piezas
rotantes, que funciona sin químicos, aseguran una facilidad simple con
una alta disponibilidad apropiada para operaciones costa afuera.
Además, el diseño de sistema twister, compacto y de bajo peso lo hace
llamativo para las plataformas costa afuera restringidas por peso y
espacio.

CONCLUSIÓN
El gas natural contiene cantidades significativas de vapor de agua
y éste debe ser removido con el fin de proteger el sistema de
corrosión y formación de hidratos. Además, el vapor de agua en
el sistema debe reducirse a niveles aceptables en la industria. Por
lo anterior, la deshidratación es un paso básico en el tratamiento
del gas.
Los factores más importantes en el adecuado diseño de un
sistema de deshidratación de gas son la temperatura del gas de
entrada y las presiones de operación. Sin esta información básica,
es imposible diseñar apropiadamente una deshidratadora, sin
embargo, hay muchos otros datos importantes requeridos para
dimensionar con precisión un sistema de deshidratación entre las
que se incluyen presiones, tasas de flujo y volúmenes.

Deshidratacion de gas natural

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Similar a Deshidratacion de gas natural

Más de KaurinaMorales

Último

En este documento

Deshidratacion de gas natural