Estabilizacion de Condensado

Universidad Autónoma Juan Misael Saracho

Ingeniería de Petróleo y Gas Natural

ESTABILIZACION DE CONDENSADO PROCESO DE ESTABILIZACION Es un proceso que es parte del tratamiento de los hidrocarburos (gaspetróleo), este sistema al igual que los separadores da una mejor separación entre fases, su prioridad es de bajar la presión de vapor de componentes livianos sobre componentes pesados. Objetivos del sistema de estabilización: – Eliminar componentes livianos – Controlar la presión de vapor del condensado (gasolina) – Cumplir especificaciones de transporte de condensado – Garantizar la obtención de la fase gas sin pérdida de los componentes comerciales TORRE DE ESTABILIZACION INTERCAMBIADORES (Reboiler) SISITEMA DE

CONDENSADOR

ESTABILIZACION

ACUMULADOR BOMBA DE REFLUJO COOLERS (Enfriadores)

TORRE DE ESTABILIZACION Un estabilizador es una columna de fraccionamiento, diseñada para separar selectivamente las partes livianas y pesadas.

Procesos del Gas Natural I

1

Universidad Autónoma Juan Misael Saracho

Ingeniería de Petróleo y Gas Natural

La torre tiene la forma de un cilindro vertical, alto y de gran diámetro, que suelen configurar el entorno de una planta separadora de gas. Está diseñada para extraer del gas natural los diferentes componentes líquidos condensados, es decir la separación de los integrantes más livianos de la cadena de hidrocarburos. En el respectivo proceso al comienzo saldrá los más livianos y, progresivamente, los pesados; hasta dejar los condensados que ya no aceptan mayores cortes. El diseño de una torre comienza con la indagatoria a fondo del fluido que se va a procesar. En el interior de la torre se tiene: 1. Una presión más o menos estable en toda su longitud. 2. La única diferencia de presión que hay entre el tope y el fondo es debido al peso propio de los fluidos. 3. La temperatura del tope es mucho más baja que la del fondo de la torre.

FRACCIONAMIENTO DENTRO DE LA TORRE: Una presión más o menos estable en toda su longitud. La única diferencia de presión que hay entre el tope y el fondo es debido al peso propio de los fluidos. La temperatura del tope es mucho más baja que la del fondo de la torre. La zona superior se llena de líquido gracias al reflujo, también en estado líquido, que entra al primer plato para completar la operación. Así que, todos los platos de la torre estarán llenos de líquido y, al entrar en contacto con los vapores que suben, garantizarán el equilibrio termodinámico en cada una de las etapas

Procesos del Gas Natural I

2

Universidad Autónoma Juan Misael Saracho

Ingeniería de Petróleo y Gas Natural

PROCESO DE ESTABILIZACIÓN DENTRO DE LA TORRE Después de un proceso el condensado del gas pasa posteriormente a la torre estabilizadora con el fin de separar los gases más livianos de los condensados. Esta torre es un tipo de fraccionadora con o sin reflujo de cabeza, y un calentamiento de fondo por circulación a través de los hornos, con lo que se logra el calor necesario para la estabilización. Por la cabeza de la estabilizadora se obtiene una corriente gaseosa caliente que circulan a través de un enfriador, condensándose los compuestos pesados, para luego ser bombeados desde el acumulador o tanque de reflujo, nuevamente a la torre. La parte liviana en forma de gas, es desalojada para reunirse con el gas destinado al resto del Proceso. La torre tiene una presión más o menos estable en toda su longitud. La única diferencia de presión que hay entre el tope y el fondo es debido al

Procesos del Gas Natural I

3

Universidad Autónoma Juan Misael Saracho

Ingeniería de Petróleo y Gas Natural

peso propio de los fluidos. En cambio la temperatura del tope es mucho más baja que la del fondo de la torre. Aquí está la clave de la separación. Por ejemplo imaginemos que colocamos una porción de gasolina en un recipiente abierto, de inmediato se empezarán a desprender los componentes más volátiles y, obviamente, los vapores empezarán a ascender. Se debe calcular, para una determinada composición del fluido y, a una presión determinada, cuál debe ser la temperatura a la cual se empieza a evaporar el fluido, es decir los líquidos condensados. Así, al conocer la presión de la torre en el sitio donde se introduce la alimentación, se determine la temperatura a la cual se debe introducir el fluido, para asegurarse de que entre en estado líquido y próximo a empezar la evaporación. La columna estabilizadora está llena con una serie de platos igualmente distanciados entre el tope y el fondo, de tal manera que los líquidos vayan cayendo, de uno a otro plato, hasta llegar al fondo. Obviamente, en cada uno de esos recipientes habrá burbujeo y desprendimiento de la porción más volátil. Por cuanto hay líquidos que entran a la torre de manera continua a la altura del plato de carga, ubicado en su zona media, los platos de burbujeo estarán siempre llenos y existirá en equilibrio una porción de vapor que, desde cada plato, asciende hacia el tope, así como, una porción de líquidos que baja hasta el fondo de la columna. La zona superior se llena de líquido gracias al reflujo, también en estado líquido, que entra al primer plato para completar la operación. Así que, con este aporte, todos los platos de la torre estarán llenos de líquido y, al entrar en contacto con los vapores que suben, garantizarán el equilibrio termodinámico en cada una de las etapas o platos de burbujeo. Cuando el fluido rebosa el plato de entrada (plato de alimentación) y cae al sector inmediatamente inferior, se empieza a evaporar porque consigue temperaturas más altas y, finalmente, el que llega al plato del fondo de la torre, también estará a su punto de burbujeo, pero ya en estado líquido. Si ahora recordamos que la temperatura del fondo es la más alta, con respecto al tope, será fácil entender que, dentro de la torre, existe un gradiente de temperatura. Es decir que, desde el tope hacia el fondo, la temperatura en cada plato es cada vez más alta. Eso permite que los fluidos de acuerdo a su volatilidad se vayan evaporando a medida que descienden. Procesos del Gas Natural I

4

Universidad Autónoma Juan Misael Saracho

Ingeniería de Petróleo y Gas Natural

Es fácil aceptar que las porciones más pesadas (líquidos condensados) necesiten de mayor temperatura para evaporarse. De esa manera la torre irá estratificando los fluidos en función de sus respectivos puntos de burbujeo. Los más pesados (condensado estabilizado) hacia el fondo y los más livianos (gas de cabeza) en los platos del tope. El condensado del pie de torre pasa a un calentador (reboiler) donde se eleva su temperatura para retornar la torre. Finalmente el hidrocarburo líquido estabilizado depositado en el fondo de la torre, es descargado a través de un intercambiador (intercambiando con el producto de entrada a la torre) hacia un enfriador, y el tanque de almacenaje. Es decir cuando se trata de una columna fraccionadora, la parte liviana se irá al tope de la torre mientras que la porción pesada quedará en el fondo. REBOILER • Un reboiler o rehervidor es un intercambiador de calor que se emplea para calentar el líquido de interés. • Normalmente se emplea vapor de agua como flujo que cede calor al fluido a calentar. Este se hace pasar por los tubos y la temperatura de salida de la corriente de líquido al que se ha transferido calor se suele controlar con una sonda. • El caudal de vapor se regulará en función de que la temperatura sea inferior o superior a la deseada. • En las torres de destilación, los reboiler se sitúan en los fondos para calentar la mezcla líquida que va a ser destilada. INTERCAMBIADOR La construcción general de los intercambiadores de carcasa y tubos consiste en un haz de tubos paralelos dentro de una carcasa o coraza. Uno de los fluidos pasa por el carcasa (por fuera de los tubos) y el otro dentro de los tubos. Los cabezales extremos del intercambiador pueden estar construidos para que haya varias “pasadas” en el lado de los tubos.

Procesos del Gas Natural I

5

Universidad Autónoma Juan Misael Saracho

Ingeniería de Petróleo y Gas Natural

También se pueden tener varias “pasadas “en el lado de la carcasa instalando en el interior de éste unos deflectores paralelos a los tubos. Estos deflectores se pueden colocar, así mismo, perpendiculares a los tubos dentro de cada pasada para dirigir contra estos al fluido del casco. La finalidad de que haya más de una pasada es controlar la velocidad del fluido en los tubos y la carcasa y poder aproximarse con más exactitud a la temperatura entre los dos fluidos. Los equipos de carcasa y tubos son compactos y eficientes. Sus altas velocidades mejoran la velocidad de transferencia del calor Partes del intercambiador de calor

1. Carcasa Procesos del Gas Natural I

6

Universidad Autónoma Juan Misael Saracho

Ingeniería de Petróleo y Gas Natural

2. Conducción de salida de carcasa (vapor) 3. Chapas antiarrastre 4. Espacio de separación de vapores 5. Conducción de entrada a la cabeza 6. Partición de la cabeza 7. Conducción de 8. Haz de tubos 9. Conducción interna de la carcasa 10.

Platos de soporte de tubos

11.

Tubos en u de retorno

12.

Tabique transversal

13.

Conducción externa de la carcasa

14.

Sección de almacenamiento del líquido salida de la cabeza.

Limpieza y mantenimiento de los intercambiadores • Cuando se producen incrustaciones en los intercambiadores se hace muy notable la caída de presión y la reducción de transferencia de calor. Por este motivo todo intercambiador en que ocurra esto de ser limpiado periódicamente. Para la limpieza exterior de los tubos se usan varios métodos: •

Se pueden taladrar mecánicamente los interiores de los tubos y limpiar el exterior con aire de presión y por lavado.

•

Se puede calentar el haz de tubos en un baño de gasoil caliente de sosa caústica.

•

Haciendo circular por él ácido inhibido.

•

Se puede limpiar el haz de tubos por chorreado de arena seca. Para la limpieza interior:

Procesos del Gas Natural I

7

Universidad Autónoma Juan Misael Saracho

Ingeniería de Petróleo y Gas Natural

• Quitar las tapas sin la extracción el haz tubular y la suciedad se elimina con la ayuda de un latiguillo que expulsa el agua a una presión 80- 100 kg/ cm2. VARIABLES DE PROCESO • PRESION DE VAPOR • La propiedad principal relacionada con la estabilización es la presión de vapor( esta) esta se debe al movimiento de las moléculas del gas. • El metano tiene una presión de vapor más alta que cualquier hidrocarburo por eso ejerce una presión dentro de un separador. •

El movimiento molecular de los hidrocarburos con ocho o más átomos de carbono es muy lento, por lo que ejercen presiones pequeñas dentro de un separador

• La presión de vapor se incrementa cuando la temperatura se eleva. • Una mezcla de hidrocarburo a una presión vapor menor que la presión atmosférica puede entrar a un tanque atmosférico sin que ocurra la vaporización. • PRESION DE VAPOR REID • Es el procedimiento de prueba para determinar la presión de vapor de condensados, gasolinas, aceite crudo y otros productos del petróleo que se almacenan en tanques atmosféricos. • El objetivo de la prueba PVR fue proporcionar un medio para determinar si un hidrocarburo liquido almacenado en un tanque atmosférico, vaporiza o no cuando su temperatura se eleva a 100F esta cantidad se selecciono como una temperatura probable para el tanque de almacenamiento.

Procesos del Gas Natural I

8

Universidad Autónoma Juan Misael Saracho

Ingeniería de Petróleo y Gas Natural

TRASPORTE DEL CONDENSADO ESTABILIZADO El condensado ya estabilizado se lo transporta en ductos hacia una refinería para su respectivo refinamiento entre sus productos estaría el propano que se vendería en garrafas en estado puro. Este producto también se puede utilizar en sustitución de la gasolina de motor. Algunas veces se prepara una mezcla de propano y butano para venderlo como LPG. La gasolina blanca tiene múltiples usos, pero, se convierte en gasolina de motor al mezclarla tetraetilo de plomo o MTBE (metil-ter-butil-éter). De esa manera habremos satisfecho la demanda de productos energéticos de uso común en el mercado internacional

Procesos del Gas Natural I

9