Deshidratación Y Endulzamiento Del Gas Natural

Introducción

El gas natural es una mezcla de hidrocarburos gaseosos que se acumula en las capas del subsuelo acompañado o no de petróleo crudo, en condiciones de alta presión se mezcla o disuelve aceite crudo. En su composición arrastra desde los yacimientos componentes indeseables como lo son: el Ácido Sulfhídrico (H2S), Bióxido de Carbono (CO2) y Agua en fase gaseosa, por lo tanto el gas que se recibe es un gas húmedo, amargo e hidratado; amargo por los componentes ácidos que contiene, húmedo por la presencia de hidrocarburos líquidos e hidratado por la presencia de agua.

Existen diversas denominaciones que se le dan al gas natural y por lo general se asocia a los compuestos que forman parte de su composición. Por ejemplo cuando en el gas natural hay H2S a nivel por encima de 4 ppm por cada pie cúbico de gas se dice que es un gas “amargo” y cuando la composición desciende a menos de 4 ppm se dice que es un gas “dulce”. Sin embargo, la presencia de cada uno de estos elementos implica una reacción negativa para el tratamiento y producción del gas que afecta la seguridad, el control de la corrosión en las tuberías, eficiencia de los equipos y por ende implica el uso de procesos tecnológicos de eliminación aumentando así los costos de producción para poder cumplir con las especificaciones técnicas de comercialización. Dentro de estos procesos fundamentales se encuentran la Deshidratación y el Endulzamiento del gas, los cuales serán desarrollados en esta investigación.

El Gas Natural

El gas natural es una mezcla de hidrocarburos gaseosos que se acumula en las capas del subsuelo acompañado o no de petróleo crudo, puede contener cantidades variables de vapor de agua, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y nitrógeno, entre otros.

Figura Nº1. COMPONENTES DE VALOR COMERCIAL DEL GAS NATURAL.

Además de estos elementos también posee en su composición agentes contaminantes como lo son: Amoníaco (NH2), Sulfuro de Hidrógeno (H2S), Cianuro de Hidrógeno (HCN), Dióxido de Carbono (CO2), Sulfuro de Carbonilo (COS), Disulfuro de Carbono (CS2), Mercaptanos (RSH), Nitrógeno (N2), Agua (H2O), Dióxido de Azufre (SO2) ,Mercurio; los cuales se deben remover para obtener los siguientes beneficios: seguridad, control de corrosión, cumplimiento de especificaciones de productos de gas y/o líquidos, prevención de congelamiento, disminución de costos de compresión, prevenir la contaminación de catalizadores, cumplir con las especificaciones ambientales vigentes. Igualmente las razones para remover el contenido de agua son: disminuir el punto de rocío para evitar la condensación de agua libre, disminuir la tasa de corrosión, prevenir la formación de hidratos, cumplir con las especificaciones de transmisión, distribución y venta de gas al mercado, evitar la disminución del poder calorífico del gas.

En este sentido, es necesaria la aplicación de métodos o procesos para la eliminación como lo son la Deshidratación y el Endulzamiento del gas.

Deshidratación de Gas

La Deshidratación es un proceso mediante el cual se remueve el agua del Gas Natural, previniendo la formación de hidratos del gas los cuales son compuestos sólidos cristalinos con apariencia de “hielo” que se forman en la corriente de gas por una reacción con el agua, la corrosión en las tuberías y mejorando a su vez la eficiencia en las mismas, ya que reduce la acumulación de líquidos en las partes bajas de la línea, cumpliendo con las especificaciones del contenido de agua, por lo tanto juega una parte importante en la producción de gas natural.

Los principales procesos empleados son, absorción utilizando trietilenglicol, absorción mediante el uso de tamices moleculares (aluminio-silicato de calcio-sodio) y la Expansión/Refrigeración.

Figura No. 2 METODOS PARA LA DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL

Procesos De Deshidratación Por Teg

El proceso con trietilenglicol se basa en el contacto del gas con este compuesto orgánico líquido de la familia de los alcoholes múltiples, poco volátil y de alta solubilidad en agua, el cual se degrada fácilmente en medio ácido o en presencia de oxígeno produciendo ácidos orgánicos. Es un proceso de absorción donde el vapor de agua presente en el gas se disuelve en la corriente de glicol líquido puro. El objetivo de este proceso es evitar condensación durante el transporte o evitar la formación de hidratos durante procesos de enfriamiento. Dependiendo del grado de deshidratación requerido, este proceso puede realizarse mediante absorción en una solución de glicol o adsorción en tamices moleculares.

La unidad deshidratadora de glicol está típicamente representada por la torre absorbedora, un separador de condensados, un separador flash, intercambiadores de calor glicol-glicol y gas-glicol, una bomba de glicol y una unidad regeneradora de glicol húmedo.

La Operatividad de una unidad deshidratadora es medida por su habilidad para reducir el punto de rocío del gas. En un proceso típico el gas húmedo pasa a través de un (scrubber) removedor de líquidos libres. Luego, el gas ingresa al contactor e “intercambia” el agua con el glicol que circula en contracorriente. El agua es absorbida por el glicol y el gas deja el contactor a través de un removedor de niebla (demister) para reducir el transporte de glicol en el gas de salida a la línea de venta. El glicol rico (en agua) es bombeado a través de un filtro y luego a un intercambiador glicol – glicol que eleva la temperatura del glicol rico antes que ingrese al regenerador.

El glicol es separado del agua y los contaminantes de bajo punto de ebullición en la columna del regenerador (reboiler) reteniéndose estos últimos. El reboiler usualmente es del tipo tubos de fuego y funciona produciendo la temperatura requerida para alcanzar la eficiencia de remoción de agua buscada. Un acumulador almacena el glicol reconcentrado que luego pasa al intercambiador glicol – glicol que reduce la temperatura a un nivel que no dañe las bombas. Usualmente, antes de las bombas se intercala un filtro para remover contaminantes que cause excesivo desgaste de la bomba.

Los módulos de tri-etilen glicol (TEG) realizan la deshidratación del gas hasta niveles tales que permiten su transporte en gasoducto o su tratamiento a bajas temperaturas evitando condensación o formación de hidratos.

Proceso de deshidratación del gas con Aminas (MDEA):

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