Deshidratacion de Gas Natural Con Glicoles

Deshi shidra drata tació ción n de ga gas s natur natura al con glicoles

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Enero-Marzo 2009

Desh shidr idra ata taci ción ón por p or abs absorc orció ión n (gl (glico icole les) s) 

 

El gas natural es “secado” por lavado en cont co ntra raco corr rr en ente te co con n un so ve vent nte e qu que e t en ene e una fuerte afinidad por el agua.  so  s o ven e es usua men e un g co . El gas deshidratado sale por el tope de la , fondo y es regenerado en una columna de .

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Prof. Alexis Bouza

Desh shidr idra ata taci ción ón por p or abs absorc orció ión n (gl (glico icole les) s) 

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El gas natural es “secado” por lavado en cont co ntra raco corr rr en ente te co con n un so ve vent nte e qu que e t en ene e una fuerte afinidad por el agua.  so  s o ven e es usua men e un g co . El gas deshidratado sale por el tope de la , fondo y es regenerado en una columna de .

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Desh shidr idra ata taci ción ón por p or abs absorc orció ión n (gl (glico icole les) s) 

Las propiedades del solvente deben ser:  –

Fuerte afinidad por el agua.

 –

Bajo costo.

 –

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o cor corro ros s vo vo..

 –

Baja afinidad por los gases ácidos y los hidrocarburos.

 –

Estabilidad térmica.

 –

Fácil regeneración regeneración.. Enero-Marzo 2009

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Deshidratación por absorción (glicoles) 

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Las propiedades del solvente deben ser: cont nuac n  –

Baja viscosidad.

 –

a a pres n e sa urac n a a empera ura e contactor.

 –

Ba a solubilidad en hidrocarburos.

 –

Baja tendencia a formar espuma y a emulsificarse.

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Deshidratación por absorción (glicoles) 

Propiedades físicas de algunos glicoles comerciales glycol

glycol

glycol

glycol

EG

DEG

TEG

T4EG

Overall chemical formula

C2H6O2

C4H10O3

C6H14O4

C8H18O5

Molecular weight (kg/kmol)

62,068

106,122

150,175

194,228

Melting point (ºC)

-13,00

-10,45

-7,35

-5,00

Boiling point at 101325 Pa (ºC)

197,30

245,00

277,85

307,85

 

,

,

,

1110

1115

1122

1122

 Absolute viscosity at 25ºC (Pa.s)

0,01771

0,03021

0,03673

0,04271

 Absolute viscosity at 60ºC (Pa.s)

0,00522

0,00787

0,00989

0,01063

2395

2307

2190

2165

111,11

123,89

176,67

196,11

 Abbreviation

º

Density at 25ºC (kg/m3)

Specific heat at 25ºC (J/kg.K)

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Flash point (ºC)

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,

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Deshidratación por absorción (glicoles) 



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Mientras más pesados sea el glicol es más rosc p cos. Sin embargo, el TEG es el que ofrece la me or re ac n cos o ene c o por o que es el más utilizado.

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Punto de rocío obtenido equilibrio con una solución de TEG a diferentes concentraciones en función de la temperatura.

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agrama e u o e una p an a e deshidratación con glicol

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Deshidratación por absorción (glicoles) 

El proceso de absorción puede ser llevado a cabo empacada.





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Generalmente, en el caso de una torre de latos se requieren de 6 a 8 etapas para obtener una especificación de 7 lb H2O/MMscf. “ point”, los contactores se encuentran generalmente entre 6-12 platos. Enero-Marzo 2009

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Deshidratación por absorción (glicoles) 



Para contactores de diámetros pequeños (< 1 ft) se , columnas más grandes se recomiendan platos de campanas de burbujeo o perforados. La temperatura del contactor está usualmente limitada a 38ºC. Una temperatura más baja ayudaría el contenido de agua en el gas procesado.

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Deshidratación por absorción (glicoles) 

Debido a la alta viscosidad del glicol se operación de 10ºC como el límite más bajo. , solución de glicol es enviada a un separador trifásico en donde los hidrocarburos líquidos arras ra os y e gas sue o son separa os, seguidos por una etapa de filtrado para retirar artículas sólidas.

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Deshidratación por absorción (glicoles) 



El solvente es regenerado por destilación en una , enfriado en el tope por un serpentín a través del cual circula la solución de glicol. El reflujo generado por los vapores que condensan ayuda a reducir las pérdidas de glicol.



platos en unidades de gran capacidad.

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Deshidratación por absorción (glicoles) 

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Del esquema de la planta, se puede o servar que a es ratac n e gas natural demanda una alta pureza del , se puede lograr bajando la presión y aumentando la tem eratura en la eta a de regeneración.

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La temperatura de esta mantener por debajo de un límite aceptable para la descomposición del glicol.

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Glicol

T (ºC)

TEG

204

T4EG o TREG

224

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

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Para el caso del ejemplo, se lograba a canzar un conten o e agua e g Sm3 en el gas procesado. se ncremen a a rec rcu ac n e so ven e se podría alcanzar un contenido de agua de 3.

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Si se requiere disminuir el contenido de agua a va ores e or en e ppm, se e e incrementar la concentración del solvente y maneras:  –

In ectar el as deshidratado en el rehervidor ara bajar la presión parcial del agua por arrastre. 

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Por ejemplo: La inyección de 45 m3/m3 de TEG ayudaría   , - , . Enero-Marzo 2009

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Deshidratación por absorción (glicoles)  –

Inyectar un componente (octano o tolueno) en el . 



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Este heteroazeótropo sube hasta el tope de la columna y luego de la condensación de los vapores, el rocar uro es separa o por s mp e ecan ac n y luego es reciclado. La concentración de TEG obtenida puede ser superior a , .

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Criterios de diseño:  –

Temperatura del gas de entrada. 



 A presión constante, el contenido de agua del gas se incrementa a medida ue la tem eratura sube, or lo tanto, a mayores temperaturas la solución de glicol deberá remover más agua para alcanzar la especificación (7 lb/MMscf). Un incremento en la temperatura del gas puede resultar en un incremento del diámetro del contactor ma or caudal

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 ma or velocidad

→

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 ma or diámetro

→

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Criterios de diseño:  –

Temperatura del gas de entrada (continuación). bajar su temperatura por debajo de 50ºC, antes de entrar en el contactor ya que mientras más frío entre el as siem re or encima de la tem eratura de formación de hidratos) más pequeño será el contactor (diámetro).

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Criterios de diseño:  –

Temperatura del gas de entrada (continuación). 

Existe un compromiso entre el sistema de enfriamiento del as el tamaño del contactor (intercambiadores más grandes

 torres más pequeñas).

→

con un gas de entrada a una temperatura entre 27-43ºC.

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Criterios de diseño:  –

Presión del contactor. 



 A temperatura constante, el contenido de agua del gas disminu e a medida ue la resión aumenta, or lo tanto, menos agua habrá que remover si el gas es deshidratado a mayores presiones.  Adicionalmente, a altas resiones se re uieren diámetros de torre más bajos (menor caudal

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 menor velocidad

→

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 menor diámetro).

→

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Criterios de diseño:  –

Presión del contactor (continuación). 



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Presiones más bajas permiten espesores de pared más ba os, or lo ue existe un com romiso económico entre la presión de operación y el costo del equipo. , a los diseños más económicos.

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-

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Criterios de diseño:  –

Número de etapas del contactor. 





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Generalmente se encuentran entre 6-12, pero tí icamente se diseña ara tener entre 6-8. Se emplean platos perforados o de campana de . La eficiencia global se encuentra alrededor de 25%.

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Criterios de diseño:  –

Temperatura del glicol recirculado. 

 Afecta notablemente el contenido de agua del gas. circulación.



Si el glicol entra muy caliente, se pueden producir .



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Si el glicol entra a una temperatura por debajo de la del contactor, se podrían condensar algunos hidrocarburos . Enero-Marzo 2009

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Criterios de diseño:  –

Temperatura del glicol recirculado (continuación). , glicol sea 10ºF (6ºC) por encima de la temperatura del gas de salida del contactor.

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Criterios de diseño:  –

oncen rac 

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n

e g co rec rcu a o.

 A mayor concentración del glicol, mayor será la depresión del punto de rocío para un flujo de glicol dado y un número de .

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Criterios de diseño:  –

Concentración del glicol recirculado. 



El “dew point” real del gas que sale del contactor estará entre 5-10ºC or encima de la condición de e uilibrio. Depende de la temperatura del rehervidor, la velocidad de gas de arrastre y la presión del rehervidor.



entre 98 y 99%.

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Criterios de diseño:  –

empera ura e re erv 

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or.

 A mayor temperatura, mayor será la concentración del glicol.

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Criterios de diseño:  –

empera ura e re erv 





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or con nuac

n .

Con TEG, la temperatura está limitada a 204ºC (400ºF), lo cual limita la concentración máxima de glicol que se . Todos los diseños que emplean TEG operan entre 370390ºF para minimizar la descomposición del glicol, limitando la concentración de licol a un ran o entre 98,5 y 98,9%. Si se requieren concentraciones más elevadas de glicol se puede utilizar un gas de arrastre o trabajar a condiciones de vacío. Enero-Marzo 2009

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Criterios de diseño:  –

Presión del rehervidor. 



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Presiones por encima de la atmosférica pueden reducir de manera si nificativa la concentración del licol, or lo tanto, la eficiencia del proceso de deshidratación.  A presiones más bajas que la atmosférica, la tem eratura de ebullición del solvente astado disminuye, por lo que la concentración de glicol que se puede obtener sería mucho mayor a la misma temperatura del rehervidor.

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Criterios de diseño:  –

res n 

e re erv

or con nuac

n .

Los rehervidores son operados a condiciones de vacío en casos muy aislados debido a la complejidad inherente y al resultar en una degradación del glicol.  –



Si se requiere una concentración de 99,5% se puede considerar utilizar una presión en el rehervidor de 500 mmHg.  –

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Normalmente es más barato utilizar un gas de arrastre.

 Algunas veces el uso de una presión de vacío ayuda a extender .

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Criterios de diseño:  –

Gas de arrastre. 



La concentración de glicol se puede incrementar notablemente haciendo contactar el licol con un as de arrastre. Generalmente se utiliza gas saturado con agua a tem eratura ambiente a una resión entre 25 100 psia.  –

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Por ejemplo, si se tiene gas saturado a 25 psia y 100ºF, el contenido de agua es 1500 lb H 2O/MMscf.

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Criterios de diseño:  –

Gas de arrastre (continuación). 

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 A una presión atmosférica (presión del rehervidor) y a la tem eratura normal de o eración del rehervidor, el contenido de humedad está alrededor de 100000 lb H2O/MMscf, es decir, el gas podría absorber casi 100000 lb H2O/MMscf.

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Criterios de diseño:  –

as e arras re (continuación). 

Efecto de inyectar gas temperaturas de rehervidor.  –

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El gas es inyectado directamente en el rehervidor.

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Criterios de diseño:  –

Velocidad de circulación de glicol. 



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Cuando el número de etapas y la concentración de licol están fi adas, la de resión del “dew oint” es una función del flujo de glicol. Bajo esta premisa, la concentración del glicol controla el unto de rocío, mientras ue su flu o controla la cantidad de agua que se puede remover.  –

Mínimo flujo

 –

Máximo flujo

 2 gal/lb H 2O a remover 

→

 7 gal/lb H O a remover 

→

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Criterios de diseño:  –

Velocidad de circulación de glicol (continuación). , manejo de 3 gal de glicol / lb H2O a remover. 

El calor requerido en el rehervidor es proporcional a la .

⎧Incremento⎫ ⎧Disminucion ⎫ ⎧Disminucion ⎫ ⎧Disminucion ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ veloc. de → de la  temp. → de la concent. ⎨ ⎬ ⎨ ⎬ ⎨ ⎬ → ⎨de la cantidad  c rcu ac on

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e re erv or  Enero-Marzo 2009

e g co

e agua remov a Prof. Alexis Bouza

⎫ ⎪ ⎬