Análisis Del Sistema De Deshidratación De Gas Natural
JhoanJ4 de Septiembre de 2013
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Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 30, Edición Especial, 464 - 471, 2007
Analysis of the system of dehydration of natural
gas with triethylene glicol of a plant of extraction
of liquids
Fidelina Moncada*, David Molina, Hernán Raven e Iliana Salazar
Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Oriente, Núcleo de Anzoátegui.
Barcelona, Venezuela. Fax (0281) 4203245. * fidelina@cantv.net
Abstract
Natural gas and petroleum are found in the subsoil content in the porous spaces of certain rocks, in
geological structures called fields and they are in contact with water. The contained water in the natural
gas can be combined with molecules of low molecular weight and that may cause hydrate formation at
low—temperature conditions that may plug the valves and fittings in gas pipeline. In addition, water vapor
in natural gas pipelines may condense, causing sluggish flow conditions and may cause corrosion difficulties
when it reacts with hydrogen sulfide or carbon dioxide commonly present in gas streams. It is necessary
to remove water vapor present in a gas streams and the most effective practice to remove water from
natural gas streams is to use triethylene glycol (TEG) as the dehydrating agent. In this work we analyzed
the effects of various operating parameters such as temperature, formation of foam, high consumption,
circulation rate and solvents losses in the system of dehydration of natural gas with TEG of a liquids extraction
plant, the process simulator (Hysys 3.2) is used to simulate complete TEG dehydration flowsheet.
Key words: Natural gas; dehydration; triethylene glycol (TEG).
Análisis del sistema de deshidratación de gas natural
con trietilenglicol de una planta de extracción
de líquidos
Resumen
El gas natural como el petróleo, se encuentra en el subsuelo, contenido en los espacios porosos de
ciertas rocas, en estructuras geológicas denominadas yacimientos y están en contacto con agua. El agua
contenida en el gas natural puede combinarse con moléculas de bajo peso molecular y formar un sólido,
los hidratos, estos se consideran peligrosos porque bloquean las líneas de transmisión, válvulas y los
equipos de proceso. Además, el agua puede causar corrosión cuando reacciona con el H2S o el CO2 comúnmente
presentes en el gas natural. Para evitar esos problemas, el gas es deshidratado y una de las formas
es con trietilenglicol. En el presente trabajo se realizó un análisis del efecto de la temperatura, formación
de espuma, tasa de recirculación y pérdidas de TEG del sistema de deshidratación de gas natural con
trietilenglicol de una planta de extracción de líquidos, mediante un estudio de las propiedades fisicoquímicas
del TEG y utilizando un simulador de procesos en estado estacionario (Hysys 3.2). La simulación
del proceso de deshidratación con TEG se realizó a las condiciones de diseño y de operación.
Palabras clave: Gas natural, deshidratación, trietilenglicol.
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 30, Edición Especial, 2007
Introducción
El gas natural proveniente de las estaciones
de flujo, se transporta hacia la planta de compresión
y posteriormente se lleva a las plantas criogénicas,
en donde se obtienen en estado líquido,
los componentes hidrocarburos más pesados
contenidos en la corriente (principalmente propano
e hidrocarburos más pesados) los líquidos
del gas natural LGN [1, 2].
El proceso de extracción de líquidos del gas
natural, se inicia con la entrada de gas a las
trampas recolectoras de líquidos, depuradores y
filtros de entrada, donde se retiran las impurezas,
luego pasa por los sistemas de deshidratación
que permiten en conjunto, remover el contenido
de agua a niveles inferiores de 0,1 ppm en
volumen [3].
La deshidratación del gas natural es importante
en la producción de gas natural puesto que,
una deshidratación efectiva previene la formación
de hidratos [4] de gas, disminuye la corrosión
en las tuberías y mejora la eficiencia en las
mismas al reducir la acumulación de líquido en
la parte baja de la línea. La eliminación del agua
del gas natural se conoce como proceso de deshidratación
del gas natural, y se realiza en una columna
de absorción utilizando algún absorbente
del agua, como el trietilenglicol (TEG) [5]. El TEG
rico en agua, que sale de la columna debe ser regenerado
mediante destilación, para devolverlo a
la columna de absorción. Para lograr una mayor
deshidratación se utiliza la adsorción con tamices
moleculares [6].
El sistema de deshidratación con trietilenglicol
puede presentar una variedad de problemas
operacionales (inadecuada relación gas/glicol
al absorbedor, alta temperatura en los rehervidores
[7], presencia de sólidos en el glicol entre
otros) que de una u otra forma afectan su eficiencia
en la remoción de agua hasta los niveles esperados
(4-5 lb/MMPCE) e igualmente puede incrementar
las pérdidas de TEG.
La importancia de este trabajo radica en el
estudio de las causas que ocasionan las pérdidas
de TEG, debido al consumo excesivo de este químico
que actualmente se origina en el sistema de
deshidratación de gas natural con glicol.
Procedimiento
La metodología empleada en el presente
trabajo consta de varias etapas las cuales se
mencionan a continuación.
1. Simulación del proceso
de deshidratación con TEG
Para simular el proceso de deshidratación
de gas natural con TEG, se utilizó el simulador de
proceso HYSYS 3.2. Los criterios de simulación
utilizados fueron: ecuación de estado [8] Peng-Robinson,
la cual se seleccionó en función de los
componentes de las corrientes y de los rangos de
temperatura y presión manejados, la eficiencia de
la columna absorbedora 62%, la columna de destilación
consta de un condensador total, un rehervidor
y tres platos ideales, la temperatura del
rehervidor se fijó en 400°F y del condensador en
212°F. Las variables de diseño y operación fueron
tomadas de una planta de deshidratación con
TEG, existente en el Oriente de Venezuela y que a
su vez también sirvieron como referencia en la
aceptación del modelo de simulación [9].
Los equipos involucrados en el proceso que
fueron simulados en el caso diseño son: Filtro/
separador de gas de entrada, contactor TEG,
desasfaltenizador TEG, flash tank de glycol, tambor
KO. de glicol, columnas destiladoras de glicol,
despojadores de glicol, acumulador de glicol,
intercambiadores de glicol pobre/glicol rico No.1,
intercambiadores de glicol pobre/ glicol rico Nº 2,
rehervidores de glicol, bombas de glicol y enfriador
de aire del glicol pobre. En la Figura 1 se observa
un esquema del proceso.
Las condiciones de entrada del gas a la planta
deshidratadora fueron: temperatura 120°F,
presión 1.205 psia, flujo de gas 44.023,9 lbmol/h.
El glicol que entra a la torre absorbedora presenta
las siguientes características: temperatura 130°F,
presión 1.255 psia, flujo 450 lbmol/ h. La validación
[10] del esquema de simulación caso diseño,
se realizó con los datos de operación real y luego se
procedió a comparar los resultados.
2. Alto consumo de trietilenglicol
Se realizó un seguimiento en la planta de
extracción de líquidos del gas natural, de las ope-
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Deshidratación de gas natural con trietilenglicol en una planta de extracción de líquido 465
raciones en el sistema de deshidratación con
TEG [11]. Normalmente las pérdidas de glicol que
están asociadas a la operación, se encuentran en
un rango comprendido entre 0,05 y 0,10 galones
de TEG/MMPCE de gas tratado [2]. En la Tabla 1,
se presentan los consumos de glicol y el flujo de
gas de entrada promedio.
El GPSA (Gas Processing Society American)
[12], establece como posibles causas de pérdidas
de glicol en sistemas de deshidratación utilizando
torres de absorción, y sistemas de regeneración
con rehervidores, los siguientes: la formación
de espuma, alta velocidad del gas en el absorbedor,
temperatura de solución de glicol pobre
muy alta, taponamiento de platos en el absorbedor,
alto flujo del gas de despojamiento, degradación
de la solución de glicol, vaporización de glicol
por el tope de la columna destiladora, fugas
en la bomba de glicol y niveles inadecuados en los
equipos del sistema.
a. Pérdidas de glicol en el contactor
TEG
La formación de espuma es uno de los problemas
operacionales de mayor gravedad para
un sistema de deshidratación con glicol. Para determinar
su existencia, se tomaron muestras de
soluciones de glicol circulante (glicol pobre y glicol
rico) en la planta, se analizaron
...