PROCESOS DEL GAS AABL
Facultad de Ingeniería Química Ingeniería del Gas Natural Noveno Semestre
Asignatura Ingeniería del Gas Natural
Gestión !"A 1 #$%#I!&A&!S &!' GAS NA($A 1) Introducción 2) Gas natural *) 'e+ de los gases ideales *)1 'e+ de ,o+le *)2 'e+ de .arles
: 1-2016
PROCESOS DEL GAS AABL
*)* 'e+ de .arles + ,o+le
PROCESOS DEL GAS AABL
*)/ 'e+ de Avogadro /) !cuación ara los gases ideales
PROCESOS DEL GAS AABL
) "eclas de gases ideales
PROCESOS DEL GAS AABL
)1 'e+ de &alton
PROCESOS DEL GAS AABL
)2 'e+ de Amagar )* Fracción de volum3trica
PROCESOS DEL GAS AABL
)/ #eso molecular aarente ) Fracción molar )6 &ensidad del ga 6. Gases reales 6.1 Método de obtención del factor de compresibilidad z 6.1.1. Correlaciones de standing y katz1 6.1.2 Correlaciones de brill & beggs
1
PROCESOS DEL GAS AABL
6)1)* orrelaciones de dranc.u45 urvis + roinson2
2
PROCESOS DEL GAS AABL
6)1)/ orrelaciones de .all-+aroroug.*
3
PROCESOS DEL GAS AABL
7) Factor volum3trico del gas natural /
4
PROCESOS DEL GAS AABL
8) omresiilidad isot3rmica de gas natural
5
PROCESOS DEL GAS AABL
8)1 omresiilidad ara un gas ideal
PROCESOS DEL GAS AABL
8)2 omresiilidad ara un gas real
PROCESOS DEL GAS AABL
9) iscosidad del gas natural6
6
PROCESOS DEL GAS AABL
9)1 &eterminación de la viscosidad m3todo de carr5 ;oa+as.i + ,urro
PROCESOS DEL GAS AABL
9)2 &eterminación de la viscosidad m3todo de lee5 Gon=le + !a4in
PROCESOS DEL GAS AABL
10) Factor de comresiilidad ara un sistema i>=sico ara gases retrogrado TEMA 2 FUNDAMENTOS DE LA SEPARACIÓN DE HIDROCARBUROS 1) Introducción 2) Searadores *) #rinciios de searación /) ondiciones de oeración ) #roceso de searación 6) ondiciones mec=nicas del searador 6)1 amio de velocidad 6)2 amio de dirección 6)* iemo de residencia 6)/ Suer>icie inter>ace 7) !>iciencia de un searador 8) ios de searadores 9) #asos ara calcular un searador .oriontal tri>=sico !"A * &!S?I&$AAI@N &!' GAS NA($A' 1) Introducción 2) ontenido de agua en el gas natural *) ?idratos de gas natural *)1 ontenido de agua en la región de .idrato *)2 #redicción de condiciones ara la >ormación de .idratos *)* #redicción de >ormación de .idratos con ase en la comosición ara gases dulces *)/ #redicción de >ormación de .idratos ara gases con alto contenido de co 2.2s *) In.iición de .idratos /) #roceso de des.idratación con glicol /)1 Searador de entrada /)2 Asoredora /)* amor >las. /)/ $egeneradora o desoBadora de agua /) $e.ervidor /)6 ,oma de glicol !"A / !N&('CA"I!N% &!' GAS NA($A' 1) Introducción 2#rocesos en ac.es5 tandas 2)1 entaBas 2)2 &esventaBas *) #rocesos de líDuidos + lec.adas) /) orre de contacto tíica ara líDuidos + lec.adas) ) %tros rocesos de endulamiento) )1#rocesos de conversión directa: )2 #rocesos de adsorción )* Searación or memranas )*)1 aracterísticas de las memranas 6) (so de aminas
PROCESOS DEL GAS AABL
6)1 &escrición de las aminas: 6)2asa de >luBo de la amina: 7) Sistema de asorción) 8) Sistema de regeneración) 9) "ateriales de construcción
TEMA 1 PROPIEDADES DEL GAS NATURAL 1. INTRODUCCIÓN 'as le+es Due nos descrien el comortamiento de los gases en t3rmino de resión5 volumen + temeratura .an sido conocidas algunos aEos atr=s5 estas le+es son relativamente simles ara un >luido .iot3tico conocido tan ien como un gas ideal) !ste caítulo revisa la le+ de los gases er>ecto + como ellos ueden ser modi>icado ara descriir el comortamiento real de los gases5 los cuales odrían desviar signi>icativamente de acuerdo a la le+ aBo las condiciones de resión + temeratura) (n gas es de>inido como un >luido .omog3neo de aBa densidad + viscosidad la cual no tiene un volumen de>inido5 ero se eande comletamente llenando el reciiente donde estas contenido) !l conocimiento de la resión-volumen temeratura H# relacionado con otras roiedades >ísicas + Duímicas de los gases en condiciones de reservorio5 es esencial conocer las roiedades >ísicas del gas natural otenida en laoratorio aBo condiciones de >ondo ara redecir + conocer el comortamiento de los gases re>erida a las mecla) !n !l an=lisis del comortamiento total de un sistema de roducción es muc.o m=s imortante el conocimiento de la comosición de las roiedades >ísico Duímicas del >luido Due ser= roducido ara alicar el m3todo adecuado en la otimiación del oo)
PROCESOS DEL GAS AABL
2. Gas Natural !s una mecla de .idrocaruros gaseoso5 resentes en >orma naturales estructuras suterr=neas) !l gas natural consiste rincialmente de metano H80J + roorciones signi>icativas de etano, propano butano, pentano + eDueEas cantidades de hexano, heptano + >racciones m=s esadas) ?ar= siemre alguna cantidad de condensado +o etróleo asociado como el gas) !l t3rmino tami3n es usado ara designar el gas tratado Due aastece la industria + a los usuarios comerciales + dom3sticos5 + tienen una cualidad esecí>ica) !sta mecla de .idrocaruros gaseosos resentan algunas imureas5 rincialmente de: nitrógeno
( N 2 ) 5 dióxido de carbono ( CO2 ) + gas sulfhídrico ( H 2 S ) )
PROCESOS DEL GAS AABL
Composición del Gas Natural omosición tíica: "etano !tano
( CH 4 )
( C 2 H 6 )
usualmente K 80J 2 a 10 J
%tros .idrocaruros: #roano
( C 3 H 8 ) 5
Isoutano
( i − C 4 H 10 )
( i − C 5 H 12 ) 5 − 5 ,utano normal ( n C 4 H 10 ) 5 Isoentano
( n − C 5 H 12 ) 5 ?eano ( C 6 H 14 ) 5 >racciones m=s esadas #entano normal
+ C 7 H 16 L
?idrocaruros cíclicos + arom=ticos: ocasionalmente ueden ocurrir en eDueEas roorciones) Impurezas comunes: nitrógeno
( N 2 ) , dióido de car!ono ( CO2 ) " gas su#$%&drico ( H 2 S )
Comportamiento de los gases ideales 'a teoría cin3tica de los gases ostula Due el gas est= comuesto de una cantidad de artículas llamadas mol3culas ara un gas ideal5 el volumen de estas mol3culas es insigni>icante comarado con el volumen total ocuado or el gas5 tami3n se asume Due estas mol3culas no tiene una >uera de atracción o reulsión entre ellas + así se asume Due todas las colisiones de las mol3culas son er>ectamente el=stica)
3. e! de los Gases Ideales (n gas ideal es un >luido en Due: !l volumen ocuado or las mol3culas es eDueEo con resecto al volumen ocuado or el >luido total) 'as colisiones intermoleculares son enteramente el=sticas5 no ocurriendo or tanto erdida de energía en la colisión) No tienen >ueras atractivas o reulsivas entre las mol3culas) 'a ase ara descriir el comortamiento ideal de los gases viene dada de la cominación de las llamadas le+ de los gases ideales)
3.1 e! de "o!le ,o+le7 oservo eerimentalmente Due el volumen de un gas ideal es inversamente roorcional a la resión asoluta5 si la temeratura de una cantidad dada de gas es constante5)
V α 7
1 p
o
pV = cons tan te
PROCESOS DEL GAS AABL
P 1 P 2
=
V 2 V 1
o
P 1V 1
= P 2V 2
Reagrupando:
V 2
= V 1
p1 p 2
eq .(3.1)
PROCESOS DEL GAS AABL
3.2e! de C#arles 'a le+ de harles eresa en sus dos artes: 1)- A resión constante5 el volumen variar= directamente como la temeratura asoluta5 eresado en la ecuación5
T
o V V αT V 1 V 2
=
= cons tan te T 1
T 1 T 2
V 1
o
=
T 2 V 2
Reagrupando:
V 2
= V 1
T 2 T 1
eq.(3.!)
2)- A volumen constante5 la resión asoluta variar= directamente con la temeratura eresada en la ecuación:
T
pα T P 1 P 2
=
o
p
T 1
T 1 T 2
= cons tan te
P 1
o
=
T 2 P 2
Reagrupando::
p 2
= p1
T 2 T 1
eq.(3.3)
PROCESOS DEL GAS AABL
3.3 e! de C#arles ! "o!le 'as relaciones de las le+es de harles " #o"le $ ueden ser cominadas ara dar la siguiente relación: p1V 1 T 1
8
=
p2V 2 T 2
= cons tan te eq.(3.%)
PROCESOS DEL GAS AABL
3.$ e! de %&ogadro A olMmenes iguales todos los gases en las mismas condiciones de resión + temeratura contienen el 6 2 ' 733 x 10 moles en una lb − mol de cualDuier gas) mismo nMmero de mol3culas ) Saiendo Due eiste
9
'a le+ de &'ogadro5 se uede oservar Due el eso de un volumen de gas es una >unción de eso de las mol3culas5 + Due .a+ algMn volumen en Due el gas necesitaría5 en liras5 el calor num3rico de su eso molecular) !l volumen en Due en eso del gas en liras es igual al num3rico de sus esos moleculares es conocido como el 'olumen molar. (na lira mol de un gas ideal ocua 3 pi*3 a +- "1%.3psia) !stas condiciones de resión + temeratura son comMnmente re>eridas a las condiciones
normales) $. 'cuación para los gases ideales 'a ecuación de estado ara un gas ideal se uede reducir de una cominación de las le+es de ,o+le5 .arles Ga+ 'ussac + Avogadro)
pV = nRT
eq.(3./)
0onde
p V T n R
2resión absoluta, psia olumen, ft 3 4emperatura absoluta, -R 56mero de libras7mol, donde 1 lb7mol es el peso molecular del gas (lb) onstante uni'ersal de los gases, para las unidades decimales tiene el 'alor de: (14'7 psia ) 37'4 ft 3 3
(1lb − mol )( 520 R )
= 10'73 psia ft
lb − mol R
!l nMmero de lb7mol de un gas es ideal a la masa de gas dividido or el eso molecular del gas5 la le+ ideal de gas uede ser eresada como:
pV = 0onde
m O masa de gas5 l
m M
RT eq.(3.+)
PROCESOS DEL GAS AABL
M O eso molecular de gas5 lbm lb − mol
TABLA 3.1 Valores e la Co!s"a!"e e Gas# R U!$aes atm, cc g − mole, K BTU lb − mole, R psia, cu ft lb − mole, R lb sq ft abs, cu ft lb − mole, R atm, cu ft lb − mole, R mm Hg , liters g − mole, K in' Hg , cu ft lb − mole, R cal g − mole, K
R $!.+ 1.$ 1.3 1/%% .3 +!.3 !1.$/ 1.$
Pa, m 3 g − mole, K
$.31%
! g − mole, K
$31%
PROCESOS DEL GAS AABL
(. )e*clas de Gases Ideales 'a mecla de los gases ideales es usualmente interesante en el comortamiento + el trato con comonentes uros) #or Du3 el gas natural es una mecla de comonentes de .idrocaruros5 las otras roiedades >ísicas + Duímicas ueden ser determinadas de las roiedades individuales de cada comonente en la mecla) !l tratamiento anterior del comortamiento de los gases se alica solo ara gases de un Mnico comonente) omo el ingeniero de gas rara ve traaBa con gases uros5 el comortamiento de una mecla de varios comonentes se dee tratar) #ara esto se reDuiere la introducción de dos le+es adicionales)
(.1 e! de Dalton !n una mecla gaseosa cada gas eBerce una resión igual Due aDuella Due eBercería si este ocua el mismo volumen como la mecla total) !sta resión es llamada presión parcial. 'a resión total es la suma de las resiones arciales) !sta le+ es v=lida solamente cuando la mecla + cada comonente de la mecla oedece a la le+ de los gases ideales) 'a resión arcial eBercida or cada comonente de la mecla de gas uede ser calculado utiliando la le+ de los
n n gases ideales) onsid3rese una mecla conteniendo " moles de comonente &5 B moles de comonente # n
+ C moles de comonente ) 'a resión eBercida or cada comonente de la mecla gaseosa uede ser determinada con la ecuación del gas ideal)
p "
= n "
RT V 5
p B
= n B
RT V 5
p C = nC
RT V
&e acuerdo con la le+ de &alton5 la resión es la suma de las resiones arciales)
p = p " p = n "
p =
+ p B + p C RT
RT V
V
+ n B
RT V
+ nC
RT V
n ∑ ni = RT V
'a relación de resión arcial del comonente i 5 pi 5 a la resión total de la mecla p es: pi p
=
ni
∑ ni
0onde:
# i
O
racción molar del componente i
=
ni n
= #i eq.(3.)
PROCESOS DEL GAS AABL
ni
56mero de moles del componente i, siendo i
∑ ni
O
1,!,......,5
56mero total de moles en la me8cla )
(.2 e! de %magar !n una mecla gaseosa el volumen total es la suma de los volMmenes de cada comonente Due ocuaría en una resión + temeratura dada) 'os volMmenes ocuado or los comonentes individuales son conocidos como volMmenes arciales) !sta le+ es correcta solo si la mecla + cada comonente oedecen a la le+ de los gases ideales)!l volumen arcial ocuado or cada comonente de una mecla
n
n
n
de gas de " moles de comonente &5 B moles de comonente # e C moles de comonente 5 + así sucesivamente uede ser calculado utiliando la le+ de los gases ideales)
V "
=
n "
RT p 5
V B
n B
=
RT
V C
p 5
= nC
RT p
'''''''
&e acuerdo con la 9e" de &magat 5 el volumen total es: V = V "
+ V B + V C + '''
V = n "
RT
V =
RT p
p
RT
+ n B
∑ ni =
p
RT p
+ nc
RT p
+ '''
n
'a relación de volumen arcial del comonente i al volumen total de la mecla es: V i V
ni
= n
RT p RT
=
ni n
= # i
p
0onde
V i olumen ocupado por el componente i a las condiciones normales. V olumen total de la me8cla medido a las condiciones normales, (.3 +racción de ,olum-trica
eq.(3.$)
PROCESOS DEL GAS AABL
'a >racción volum3trica de un comonente esecí>ico en una mecla est= de>inido como el volumen de un comonente dividido el volumen total de la mecla) i O vi t i vi t
O >racción volum3trica del comonente i en el gas O volumen ocuado or el comonente i O volumen total de la mecla
!s conveniente en cualDuier c=lculo de ingeniería convertir de >racción molar a >racción de eso o viceversa) !l rocedimiento de conversión de la comosición de la >ase de gas de la >racción molar o >racción de eso esta mostrada en el siguiente rocedimiento) 1) 2) *)
Asuma Due el nMmero total de moles de la >ase gasí>era es uno n O 1 de ecuación de la >racción molar se tiene Due ni O +i el nMmero de moles de un comonente es igual a el eso de los comonentes dividido or el eso molecular del comonente5 tami3n ude ser eresado or la ecuación *)95el eso de los comonentes uede ser eresado como ec) *)10 n O m"P
eq.(3.)
mi O +i " Pi
/)
eq.(3.1)
or lo tanto
Determinación de la composición en peso omonente +i "
PROCESOS DEL GAS AABL
(.$ eso )olecular %parente (na mecla gaseosa se comorta como si >uera un gas uro con un eso5 molecular de>inido 10) !ste eso molecular es conocido como un eso molecular aarente + es de>inido como:
M a
= ∑ # i M i
eq.(3.11)
&onde:
M a
O
#eso molecular aarente de la mecla)
# i
O
Fracción molar del comonente i)
M i
O #eso molecular del comonente i) !' eso molecular de cada comonente i uede ser encontrado en la tabla 3.%
(.( +racción )olar 'a >racción molar de un comonente en articular es de>inido como el nMmero de moles de un comonente dividido el nMmero de moles totales de todos los comonente de la mecla) Ri O ni nt Ri O >racción molar del comonente i en la mecla ni O nMmero de moles del comonente i nt O nMmero de moles total de la mecla !n la tala *)* mostraremos el eBemlo *)2 de la determinación de la comosición en >racción molar
ala *)*
Determinación de la composición en /racción molar omonente
10
PROCESOS DEL GAS AABL
%.& De!s$a el Gas 'a densidad del gas or de>inición es la relación entre las masas esecí>icas del gas + del aire5 amas medidas en las mismas condiciones de resión + temeratura5 esto es:
γ g
=
ρ g ρ ar
eq.(3.1!)
Admiti3ndose comortamiento de gas ideal5 en la ecuación 3./, el nMmero de moles n es la relación entre la masa de gas m + su masa molecular , ecuación 3.+. 'a masa esecí>ica es de>inida conociendo la relación entre la masa + el volumen5 o sea:
ρ g =
m V
=
p M RT
eq.(3.13)
R la masa esecí>ica del aire es:
ρ aire
=
p * 28'7 RT
eq.(3.1%)
#or tanto5 la densidad de un gas es: p M
γ g =
ρ gas ρ aire
=
RT p * 28'7 RT
0onde γ g
M 28'7
0ensidad del gas. 2eso olecular,
lbm lb − mol
2eso olecular del aire.
=
M 28'7 eq.(3.1/)
PROCESOS DEL GAS AABL
ala *)/ #roiedades de los ?idrocaruros
16)0/*
-28)7*
H000
-296)//
a i s p , e r u s s e r 2 l a c i t i r 666)/
C 2 H 6
*0)070
-127)/9
H800
-297)0/
706)
89)92
0)078*
2ropane
C 3 H 8
//)097
-/*)7
188)6/
-*0)7*
616)0
206)06
0)0727
%
>sobutane
8)12*
10)78
72)81
-2)28
27)9
27/)/6
0)071/
/
n7#utane
8)12*
*1)08
1)706
-217)0
0)6
*0)62
0)070*
+
>sopentane
72)10
82)12
20)//
-2)82
/90)/
*69)10
0)0679
n72entane
72)10
96)92
1)7/
-201)1
/88)6
*8)8
0)067
$
5eopentane
72)10
/9)10
*6)69
2)17
/6/)0
*21)1*
0)067*
n7?exane
86)177
1)72
/)997
-1*9)8
/*6)9
/*)6
0)0688
1
!7eth"lpentane
86)177
1/0)/7
6)769
-2//)62
/*6)6
/*)8*
0)0682
11
37eth"lpentane
86)177
1/)89
6)10*
----------
/*)1
//8)/
0)0682
1!
5eohexane
86)177
121)2
9)89
-1/7)72
//6)8
/20)1*
0)0667
13
!,370imeth"lbutane
86)177
1*6)*6
7)/06
-199)*8
/*)
//0)29
0)066
1%
n7?eptane
C 4 H 10 C 4 H 10 C 5 H 12 C 5 H 12 C 5 H 12 C 6 H 14 C 6 H 14 C 6 H 14 C 6 H 14 C 6 H 14 C 7 H 16
100)20/
209)16
1)620
-1*1)0
*96)8
12)7
0)0691
1/
!7eth"lhexane
C 7 H 16
100)20/
19/)09
2)272
-180)89
*96)
/9)00
0)067*
1+
37eth"lhexane
C 7 H 16
100)20/
197)**
2)1*1
----------
/08)1
0*)80
0)06/6
1
37=th"lpentane
C 7 H 16
100)20/
200)2
2)01*
-181)/8
/19)*
1*)*9
0)066
1$
!,!70imeth"lpentane
C 7 H 16
100)20/
17/)/
*)/9/
-190)86
/02)2
/77)2*
0)066
1
!,%70imeth"lpentane
C 7 H 16
100)20/
176)89
*)29*
-182)6*
*96)9
/7)9
0)0668
!
3,370imeth"lpentane
C 7 H 16 100)20/
186)91
d n u o p m o
a l u m r o
5- 1
ethane
CH 4
!
=thane
3
s t h g i e ; r a l u c e l o :
ala *)/ #roiedades de los ?idrocaruros
, a t i n s i o p 2 + ) g + . n i l % i 1 o #
, e r a u i s s s p e , r 2 r o p a 1 3
2)77/
, a t n i i o s p 2 + g ) n + i . 8 % e 1 e r
-210)01
/27)2
a r u t a r e p m e 4 l a c i t i r -116)67
0)0988
0)87
u c e m u b l < o l t f 3 l a c i t i r
0)0662
PROCESOS DEL GAS AABL
Nº
d n u o p m o C
a l u m r o F
s t h g i e W r a l u c e l o M
a i s p 6 9 6 . 4 1 , F º t n i o P g n i l i o B
a i s p , F º 0 0 1 , e r u s s e r P r o p a V
a i s p 6 9 6 . 4 1 F º , t n i o P g n i z e e r F
a i s p , e r u s s e r P l a c i t i r C
F º a r u t a r e p m e T l a c i t i r C
b l / t f u c e m u l o V l a c i t i r C
1
Methane
CH 4
16.043
-258.73
(5000)
-296.44
666.4
-116.67
0.0988
2
Ethane
C 2 H 6
30.070
-127.49
(800)
-297.04
706.5
89.92
0.0783
3
Propane
C 3 H 8
44.097
-43.75
188.64
-305.73
616.0
206.06
0.0727
PROCESOS DEL GAS AABL 4
Isobutane
C 4 H 10
58.123
10.78
72.581
-255.28
527.9
274.46
0.0714
5
n-Butane
58.123
31.08
51.706
-217.05
550.6
305.62
0.0703
6
Isopentane
72.150
82.12
20.445
-255.82
490.4
369.10
0.0679
7
n-Pentane
72.150
96.92
15.574
-201.51
488.6
385.8
0.0675
8
Neopentane
72.150
49.10
36.69
2.17
464.0
321.13
0.0673
9
n-Hexane
86.177
155.72
4.9597
-139.58
436.9
453.6
0.0688
10
2-Methylpentane
86.177
140.47
6.769
-244.62
436.6
435.83
0.0682
11
3-Methylpentane
86.177
145.89
6.103
----------
453.1
448.4
0.0682
12
Neohexane
86.177
121.52
9.859
-147.72
446.8
420.13
0.0667
13
2,3-Dimethylbutane
86.177
136.36
7.406
-199.38
453.5
440.29
0.0665
14
n-Heptane
100.204
209.16
1.620
-131.05
396.8
512.7
0.0691
15
2-Methylhexane
100.204
194.09
2.272
-180.89
396.5
495.00
0.0673
16
3-Methylhexane
100.204
197.33
2.131
----------
408.1
503.80
0.0646
17
3-Ethylpentane
100.204
200.25
2.013
-181.48
419.3
513.39
0.0665
18
2,2-Dimethylpentane
100.204
174.54
3.494
-190.86
402.2
477.23
0.0665
19
2,4-Dimethylpentane
100.204
176.89
3.293
-182.63
396.9
475.95
0.0668
20
3,3-Dimethylpentane
C 4 H 10 C 5 H 12 C 5 H 12 C 5 H 12 C 6 H 14 C 6 H 14 C 6 H 14 C 6 H 14 C 6 H 14 C 7 H 16 C 7 H 16 C 7 H 16 C 7 H 16 C 7 H 16 C 7 H 16 C 7 H 16
100.204
186.91
21
Triptane
22
n-Octane
23
Diisobutyl
24
Isooctane
25
n-Nonane
26
n-Decane
27
Cyclopentane
28
Methylcyclopentane
-210.01
427.2
505.87
0.0662
s t h g i e W r a l u c e l o M
a i s p 6 9 6 . 4 1 , F º t n i o P g n i l i o B
a i s p , F º 0 0 1 , e r u s s e r P r o p a V
a i s p 6 9 6 . 4 1 F º , t n i o P g n i z e e r F
a i s p , e r u s s e r P l a c i t i r C
F º a r u t a r e p m e T l a c i t i r C
b l / t f u c e m u l o V l a c i t i r C
C 7 H 16 C 8 H 18 C 8 H 18 C 8 H 18 C H 20 C 10 H 22
100.204
177.58
3.375
-12.81
428.4
496.44
0.0636
114.231
258.21
0.5369
-70.18
360.7
564.22
0.0690
114.231
228.39
1.102
-132.11
360.6
530.44
0.0676
114.231
210.63
1.709
-161.27
372.4
519.46
0.0656
128.258
303.47
0.1795
-64.28
331.8
610.68
0.0684
142.285
345.48
0.0608
-21.36
305.2
652.0
0.0679
C 5 H 10 C 6 H 12
70.134
120.65
9.915
-136.91
653.8
461.2
0.0594
84.161
161.25
4.503
-224.40
548.9
499.35
0.0607
Nº
d n u o p m o C
2.774
a l u m r o F
PROCESOS DEL GAS AABL 29
Cyclohexane
30
Methylcyclohexane
31
Ethene (Ethylene)
32
Propene (Propylene)
33
1-Butene (Butylene)
34
Cis-2-Butene
35
Trans-2-Butene
36
Isobutene
37
1-Pentene
38
1,2-Butadiene
39
1,3-Butadiene
40
Isoprene
41
Acetylene
42
Benzene
43
Toluene
44
Ethylbenzene
45
o-Xylene
d n u o p m o C
Nº
46
m-Xylene
47
p-Xylene
48
Styrene
49
Isopropylbenzene
50
C 6 H 12 C 7 H 14 C 2 H 4
84.161
177.29
3.266
43.77
590.8
536.6
0.0586
98.188
213.68
1.609
-195.87
503.5
570.27
0.0600
28.054
-154.73
--------
-272.47
731.0
48.54
0.0746
C 3 H 6 C 4 H 8 C 4 H 8 C 4 H 8 C 4 H 8 C 5 H 10
42.081
-53.84
227.7
-301.45
668.6
197.17
0.0689
56.108
20.79
62.10
-301.63
583.5
295.48
0.0685
56.108
38.69
45.95
-218.06
612.1
324.37
0.0668
56.108
33.58
49.89
-157.96
587.4
311.86
0.0679
56.108
19.59
63.02
-220.65
580.2
292.55
0.0682
70.134
85.93
19.12
-265.39
511.8
376.93
0.0676
C 4 H 6 C 4 H 6 C 5 H 8 C 2 H 2
54.092
51.53
36.53
-213.16
(653)
(340)
(0.065
54.092
24.06
59.46
-164.02
627.5
305
0.0654
68.119
93.31
16.68
-230.73
(558)
(412)
(0.065
26.038
-120.49
- -------
-114.5
890.4
95.34
0.0695
C 6 H 6 C 7 H 8 C 8 H 10 C 8 H 10
78.114
176.18
3.225
41.95
710.4
552.22
0.0531
92.141
231.13
1.033
-139.00
595.5
605.57
0.0550
106.167
277.16
0.3716
-138.96
523.0
651.29
0.0565
106.167
291.97
0.2643
-13.59
541.6
674.92
0.0557
a l u m r o F
s t h g i e W r a l u c e l o M
a i s p 6 9 6 . 4 1 , F º t n i o P g n i l i o B
a i s p , F º 0 0 1 , e r u s s e r P r o p a V
a i s p 6 9 6 . 4 1 F º , t n i o P g n i z e e r F
F º a r u t a r e p m e T l a c i t i r C
a i s p , e r u s s e r P l a c i t i r C
b l / t f u c e m u l o V l a c i t i r C
C 8 H 10 C 8 H 10 C 8 H 8 C H 12
106.167
282.41
0.3265
-54.18
512.9
651.02
0.0567
106.167
281.07
0.3424
55.83
509.2
649.54
0.0570
104.152
293.25
0.2582
-23.10
587.8
703
0.0534
120.194
306.34
0.1884
-140.81
465.4
676.3
0.0572
Methyl alcohol
C H 4 O
32.042
148.44
4.629
-143.79
1174
463.08
0.0590
51
Ethyl alcohol
C 2 H 6O
46.069
172.90
2.312
-173.4
890.1
465.39
0.0581
52
Carbon monoxide
28.010
-312.68
--------
-337.00
507.5
-220.43
0.0532
53
Carbon dioxide
CO CO 2
44.010
-109.257
--------
-69.83
1071
87.91
0.0344
54
Hydrogen sulfide
H 2 S
34.08
-76.497
394.59
-121.88
1300
212.45
0.0461
PROCESOS DEL GAS AABL 55
Sulfur dioxide
56
Ammonia
57
Air
N 2
58
Hydrogen
59
Oxygen
60
Nitrogen
61
Chlorine
62
Water
63
Helium
64
Hydrogen Chloride
64.06
14.11
85.46
-103.86
1143
315.8
0.0305
17.0305
-27.99
211.9
-107.88
1646
270.2
0.0681
28.9625
-317.8
--------
---------
546.9
-221.31
0.0517
H 2 O2 N 2 C l 2 H 2 O He
2.0159
-422.955
--------
-435.26
188.1
-399.9
0.5165
31.9988
-297.332
--------
-361.82
731.4
-181.43
0.0367
28.0134
-320.451
--------
-346.00
493.1
-232.51
0.0510
70.906
-29.13
157.3
-149.73
1157
290.75
0.0280
18.0153
212.000
0.9501
32.00
3198.8
705.16
0.0497
4.0026
-452.09
--------
--------
32.99
-450.31
0.2300
H C l
36.461
-121.27
906.71
-173.52
1205
124.77
0.0356
SO 2 NH 3 + O2
PROCESOS DEL GAS AABL
0. Gases Reales ,=sicamente la magnitud de desviación de los gases reales con resecto a los gases ideales incrementa cuando incrementamos la resión + temeratura5 variando tami3n con la comosición del gas) !l comortamiento de un gas real es di>erente a un gas ideal5 la raón ara esto es Due la le+ de los gases er>ecto >ue derivada aBo la asumición Due el volumen de mol3culas es insigni>icantes + no eiste atracción o reulsión entre las mol3culas5 lo cual no es el caso ara gases reales) !n la r=ctica los gases no se comortan de acuerdo con la le+ de>inida or la ecuación 3./ ara las resiones + temeraturas de traaBo) #ara eresar de >orma mas real la relación entre las variales p, e 4 5 un >actor de corrección5 denominado >actor de comresiilidad de gas @, es introducido en la ecuación 3./:
pV = $nRT
eq.(3.1+)
&onde ara un gas ideal5 @ O 1) !l >actor de comresiilidad varía con el camio de resión + temeratura en la comosición del gas) !sto dee determinarse eerimentalmente) 'os resultados de la determinación eerimental del >actor de comresiilidad son normalmente dados gr=>icamente + normalmente toman la >orma en la figura 3.111)
0.1 )-todo de otención del /actor de compresiilidad on el aarecimiento del teorema de los estados corresondiente5 desarrollado or an der ;aals H187* osiilito la elaoración de =acos universales ara la otención del >actor de comresiilidad de C) Siguiendo este teorema5 el rincial desarrollo ara los gases5 +a Due todos los gases e.ien el mismo comortamiento cuando sometemos a las mismas condiciones de resión5 temeratura + volumen reducidos) !l t3rmino reducido traduce la raón entre la variale +o su valor crítico:
p r
=
T r =
V r &onde: 11
p pc
eq.(3.1)
T T c
=
eq.(3.1$)
V V c
eq.(3.1)
PROCESOS DEL GAS AABL
p r
O
#resión reducida)
T r
O
emeratura reducida)
V r
O
olumen reducido)
p c
O
#resión crítica)
T c
O
emeratura crítica)
V c
O
olumen crítico)
F$'(ra 3.1 Gr=>ico tíico del >actor de comresiilidad como una >unción de la resión + temeratura constante) !l teorema de los estados corresondientes no es er>ecto5 m=s aun cuando es alicado a gases con estructuras Duímicas similares Hor eBemlo: .idrocaruros ara>ínicos o>rece un m3todo de correlación con recisión satis>actoria ara traaBos de inge niería)
PROCESOS DEL GAS AABL
&.1.1. Correla)$o!es e S"a!$!' * +a", 12 'a correlación de Atanding " Bat8 >avorece valores de C en >unción de resiones + temeraturas reducidas + >ue desarrollada con ase en datos eerimentales ara gases naturales sin imureas) Su alicación ara gases =cidos reDuiere el uso de >actores de corrección ara la resencia de !l rocedimiento ara la determinación de C sigue los siguientes asos: 2aso 1
7
CO2 + H 2 S )
0etermine las propiedades pseudo críticas
a) omosición conocida) &e 4abla 37% determinar el #eso "olecular5 resión + temeratura seudo críticas ara cada comonente) %tener la "asa molecular aarente
( M a ) de la mecla5 ecuación 3.11
%tener las coordenadas seudo críticas) !stas ueden ser calculadas a trav3s de media onderadas de las coordenadas críticas de cada comonente + su >racción molar en la mecla:
P Pc
nc
= ∑ # i p ci
T Pc
i =1
nc
= ∑ # i T ci i =1
0onde
P ci
2resión 2seudo crítica del componente i.
T ci
4emperatura 2seudo crítica del componente i.
# i
racción molar del componente i.
nc
56mero de componentes.
) omosición desconocida)
12
eq.(3.!)
eq.(3.!1)
PROCESOS DEL GAS AABL
on la densidad del gas conocida usar la figura 3.25 donde la resión + temeratura seudo críticas son dadas 1*) % a trav3s de las siguientes correlaciones resentadas or Standing H1981: P pc T pc
= 677 − 15,0γ g − 37,5γ g 2
= 168 + 325γ g − 12,5γ g 2
eq.(3.!!) eq.(3.!3)
!stas ecuaciones est=n limitadas or el contenido de imureas resentadas en la mecla gaseosa5 los m=imos orcentaBes son de *J 7J)
H 2 S + J N 2 5 o un contenido total de imureas de
#ara salvar este ost=culo las roiedades otenidas ueden ser corregidas) (na alternativa es el uso de la figura 3.! ara el c=lculo de las roiedades seudo críticas de una mecla gaseosa de .idrocaruros cuando .a+ la resencia de contaminantes5 + el uso de la figura 3.3)
13
PROCESOS DEL GAS AABL
Fig. 3.2 Correlaciones para las Coordenadas Pseudo Criticas
PROCESOS DEL GAS AABL
Fig. 3.3 Propiedades seudo criticas del gas Natural
PROCESOS DEL GAS AABL
#ara gas natural seco5 es:
#aso 2
P pc
= 706 − 51,7γ g − 11,1γ g 2
eq.(3.!%)
T pc
= 187 + 330γ g − 71,5γ g 2
eq.(3.!/)
- orrecciones de las roiedades seudo críticas)
&eido a la resencia de gases Due no son .idrocaruros5 utiliamos el >actor de corrección de Pic.ert + Ai dado or:
ε = 120 "0,
− "1,6 + 15 B0,5 − B 4,0
eq.(3.!+)
&onde
ε actor de aCuste de las propiedades pseudo críticas " Auma de las fracciones molares de H 2 S + CO2 . B racción molar de H 2 S . alcule la temeratura seudo crítica aBustada or la siguiente eresión:
T + Pc
= T Pc − ε
eq.(3.!)
R a la resión seudo crítica aBustada or medio de:
P + Pc
=
P PcT + Pc T Pc
+ B(1 − B ) ε
eq.(3.!$)
!' ar=metro ε uede de ser tami3n otenido en la figura %.% 2aso 3
7
actor de compresibilidad @
!l >actor de comresiilidad C5 de la mecla gaseosa es otenido de la carta de Standing T ;at5 figura 3./ en >unción de las coordenadas seudo reducidas5 o sea:
p P r =
T pr %5 si .a+ resencia de contaminantes:
=
p p P c
eq.(3.!)
T T P c
eq.(3.3)
PROCESOS DEL GAS AABL
p P r = T pr
=
p
′c p P
eq.(3.31)
T
′c T P
eq.(3.3!)
PROCESOS DEL GAS AABL
&.1.2 Correla)$o!es e Br$ll - Be''s (na modi>icación de las ecuaciones ulicadas or #rill D #eggs 1% H197/ >avorece valores del >actor C con recisión su>iciente ara la ma+oría de los c=lculos de ingeniería:
$ = " +
1 − " ep B
+ C p % r eq.(3.33)
0onde:
" = 1'3(T pr
− 0'2) 0'5 − 0'36T pr − 0'101
0'066 2 0'32 − + 0'037 p pr (T −1) T pr − 0'86 10 pr
B = ( 0'62 − 0'23T pr ) p pr +
C = 0'132 − 0'32 #og T pr
% = anti #og 0'3106
14
− 0'4T pr +
eq.(3.3+) 2 0'182 4T pr
eq.(3.3%)
6 p pr
eq.(3.3/
eq.(3.3)
PROCESOS DEL GAS AABL
&.1.3 Correla)$o!es e Dra!)(/# P(r0$s * Ro$!so!1% !ste m3todo se asa en la ecuación de estado desarrollada or #enedicto, ;ebb and Rubin ara reresentar el comortamiento de .idrocaruros leves) (tiliando esa ecuación5 conteniendo oc.o constantes características de cada sustancia5 0ranchuE et al. %tuvieron una ecuación elicita de la siguiente >orma: 5 " " ρ " 2 3 5 r 2 + 3 ρ r + "4 + $ = 1 + "1 + ρ r + "5 "6 T + T r T T r r r
"7 ρ r 3
T r
15
2
(1 + "8 ρ r 2 ) &'P (− "8 ρ r 2 ) eD.(3.3$)
PROCESOS DEL GAS AABL
Fig. 3.4 Factor de ajuste de temperatura pseudo criticas
PROCESOS DEL GAS AABL
0onde
ρ r = 0,27
P r $T r
+ las constantes de la correlación son dadas or: "1
O
05*1062*7
"5
O-05612*20*2
"2
O
-150/670990
"6
O-0510/8881*
"3
O
-0578*2729
"7
O 056817001
"4
O
05**0771
"8
O 0568//6/9
eq.(3.3)
PROCESOS DEL GAS AABL
Fig. 3.5 Factor de compresibilidad para gases naturales
PROCESOS DEL GAS AABL
&.1. Correla)$o!es e Hall4aroro(' Hall4aroro('1& 'a ecuación de ?all-Raroroug.5 desarrollada usando la ecuación de estado de Starling-arna.an:
$ =
0,06125 P r t e −1, 2(1−t )
2
(
eq.(3.%)
&onde
P r t O ( ecuación.
O
#resión seudo reducida)
( T T )
$eciroco5 da da te temeratura re reducida Pc O &ensi ensida dad d redu reduci cida da con con la la cual cual ue uede de ser ser ot oten enid ida a com como la solu solucción ión de la K
)
+ ( 3 − ( 4 ( = −0,06125 P r t e + − 14,76 t − ,76t 2 + 4,58t 3 )( 2 3 (1 − ( ) eq'(3'41) + (0,7t − 242,2t 2 + 42,4t 3 )( ( 2,18+ 2,82t ) = 0 −1, 2 ( 1− t ) 2
( + ( 2
!sta ecuación no linear uede ser convenientemente + resuelta usando las t3cnicas simles de iteración de Ne
1) omar una esti estimac mación ión inic inicial ial de de ( 5 donde ; es un contador de iteración)
( 1 2)
= 0,001
Sustitu+a este valor en la ecuación 3.3 L a menos Due el valor correcto de R tenga Due ser K
inicialmente seleccionado5 en la ecuación 3.3 sería un valor mu+ eDueEos5 eDueEos5 el valor de ) cero)
di>erente de
*) (tili (tiliand ando o a rimer rimera a serie serie de eansi eansión ón de a a+lor +lor 5 una meBor meBor estimac estimación ión de R uede uede ser determinada or la ecuación: K +1
(
K
= ( −
) K *) K *(
eq.(3.%!)
&onde la eresión general ara *) *K uede ser otenido como la derivada de la ecuación 3.3.
16
PROCESOS DEL GAS AABL
*) *(
=
1 + 4( + 4( 2
− 4( 3 + ( 4 − (2,52t − 1,52t 2 + ,16t 3 )( 4
(1 − ( )
+ ( 2,18 + 2,82t ) (0,7t − 242,2t 2 + 42,4t 3 )( (1,18+ 2,82t ) /) Iterando5 usando la ecua ecuació ción n 3.3 K
aroimación satis>actoria5 )
eq.(3.%3)
+ 3.% antes Due .a+a convergencia dentro de una
≈ 0)
) Susti Sustitu+ tu+a a este valo valorr correc correcto to de R en la ecuación 3.3$ 5 ara determinar el valor de C)
PROCESOS DEL GAS AABL
5. Fa)"or Vol(67"r$)o el Gas Na"(ral 15 $elaciona el volumen de gas evaluado a condiciones de reservorio + el volumen del mismo gas medido a
p
T
condiciones suer>iciales de5 sc + sc ) Generalmente5 se eresa en ies cMicos o arriles de volumen en el reservorio or i3 cMico de gas las condiciones normales5 o sus recírocos5 en ies cMicos a las condiciones normales or i3 cMico o arril de volumen en el reservorio) V p,T B g = V sc eq.(3.%%) &e acuerdo con la ecuación de estado de los gases reales5 la ecuación 3.1+ 5 el volumen de una determinada masa de gas m5 eDuivalente a un nMmero de moles n es dada en condiciones de reservorio or: $nRT V = p eq.(3.%/) &onde 4 " p son la temeratura + la resión del reservorio) !n las condiciones normales esta misma masa de gas ocua el volumen: $ nRT sc V = sc p sc eq.(3.%+)
!l >actor volum3trico de la >ormación en la ecuación 3.%% es:
$nRT B g
=
p $ sc nRT sc p sc
B g
T (tiliando5 sc
=
+ol
$ sc T sc p st* +ol
eq.(3.%)
= 520 R 5 p sc = 14'7 psia + $ sc = 1 5 la ecuación 3.% se .ace: B g
=
$T (14'7) 1(520 )
B g = 0'00504
17
$Tp sc
= 0'0283
$T p
$T p
ft 3 scf eq.(3.%$)
bbls scf eq.(3.%)
PROCESOS DEL GAS AABL
B g
= 35'35
p
scf ft 3
$T p B g = 18'4 scf bbls $T
eq.(3./)
eq.(3./1)
PROCESOS DEL GAS AABL
8. Co69res$$l$a Iso"7r6$)a e Gas Na"(ral 18 'a comresiilidad isot3rmica del gas natural5 es de>inida como el camio de volumen or unidad de volumen ara una unidad de camio en resión + temeratura constante5
C = −
∂V V ∂ p T 1
eq.(3./!)
'a comresiilidad es reDuerida en muc.as ecuaciones del reservorio de >luBo de gas + uede ser evaluado de la siguiente manera:
18
PROCESOS DEL GAS AABL
8.1 Co69res$$l$a 9ara (! 'as $eal
V =
nRT p
"
∂V nRT = − p 2 ∂ p T 2or tanto
C g
p nRT = − − nRT p 2
C g =
1 p
eq.(3./3)
PROCESOS DEL GAS AABL
8.2 Co69res$$l$a 9ara (! 'as real
V =
nRT$ p
"
1 ∂ $ $ ∂V = nRT − p ∂ p p 2 ∂ p T por tanto
1 ∂ $ $ p C g = − − 2 nRT nRT$ p p ∂ p C g
=
1 p
−
o
1 ∂ $ $ ∂ p
eq.(3./%)
C
'a evaluación de g ara gases reales reDuiere determinar como el >actor @ varia con la resión + temeratura) #orDue la ma+oría de las gr=>icas + ecuaciones Due determinan @ est=n como una >unción de C = C g p c resión + temeratura reducida5 la comresiilidad reducida viene a ser de>inida como: r ) !sta uede ser eresado como una >unción de
p r en un valor >iBo de T r or: C r
alores de
( ∂ $ ∂ p r ) T r
=
1 ∂ $ − p r $ ∂ p r T r 1
uede otener la endiente de una curva constante de
C T
p
eq.(3.//)
T r de la figura 3./ al
T
>actor @ de inter3s) alores de r r como una >unción de r + r vienen a ser resentadas gr=>icamente or attar, et al. !n la figuras 3.+ " 3.. !l camio de @ con p uede tami3n ser calculado utiliando una eresión analítica calculando el >actor @ a la resiones ligeramente encima + aaBo de la resión de inter3s)
∂ $ ∂ p r T r
$ − $ = 1 2 p r 1 − p r 2 T r
eq.(3./+)
PROCESOS DEL GAS AABL
:. V$s)os$a el Gas Na"(ral 1: !s una medida de resistencia al movimiento de >luido es de>inida como la relación entre el es>uero cortante or unidad de =rea + el gradiente de velocidad en un unto determinado)
) " µ = *V *,
eq.(3./)
'a viscosidad normalmente es eresada en centioises o oises5 ero se uede convertir ara otras unidades: 1 poise
=
=
100 centipoise 2'0) x 10
−
3
lbf
=
−
6'72 x 10 2
sec ft
−
2
=
lbm ft
−
0'1 g m
sec
−
sec
'a viscosidad asoluta de un gas natural varia con la comosición + con las condiciones de resión + temeratura:
µ
1
=
f ( p, T , composici- n )
PROCESOS DEL GAS AABL
:.1 De"er6$!a)$;! e la 0$s)os$a M7"oo e Carr# +oa*as$ * B(rro3rica utiliando la figura 3.$
µ 1 = f ( M , T ) !' eso molecular lleva en consideración la in>luencia de la comosición del gas en la determinación de la viscosidad µ 1 ) 2aso ! - ?aga correlaciones ara la resencia de
N 2 5 CO2 + H 2 S )
( µ 1 ) cor = µ 1 + correlaci- n H 2 S + correlaci- nCO2 + correlaci- n N 2 e=.>3.%8? 2aso 3 - alcule la resión + temeratura seudo reducidas:
µ µ 1 en >unción de p r + 2aso % - %tenga la relación + *.1 ) 2aso / - &etermine la viscosidad del gas or medio de:
p r + T r )
T r 5 utiliando los gr=>icos de las figuras 3.
µ × ( µ 1 ) corr µ 1
µ =
eq.(3./)
PROCESOS DEL GAS AABL
:.2 De"er6$!a)$;! e la 0$s)os$a M7"oo e Lee# Go!,@le, * Ea/$! 2 'a viscosidad del gas uede ser otenida or medio de:
µ = 10− 4 K &'P ' ρ (
eq.(3.+)
0onde
K =
!n
estas
( ,4 + 0,02 M )T 1,5 20 + 1 M + T ecuaciones
las
L
' = 3,5 +
unidades
86 T
utiliadas
+ 0,01 M ( = 2,4 − 0,2 ' L son:
T = R
5
µ g
= cp
5
3 M = peso molecular 5 ρ g = gr cm )
'as correlaciones de Standing + ;at ara el >actor de comresiilidad son v=lidas solamente ara sistema mono>=sico o gas seco) !n los reservorios de Gas-ondensado retrogrado eiste una condensación del >luido durante la deleción del reservorio or deaBo del unto de $oció5 oteni3ndose un sistema i>=sico con una >ase liDuida) !n este caso se deer= utiliar el >actor de comresiilidad ara dos >ases) !l >actor de comresiilidad es usado en las ecuaciones de alance de materiales5 ara estimar el volumen inicial InSitu5 + las reservas recuerales) !l >actor de comresiilidad del gas es normalmente usado cuando no se tiene disonile los estudios de >luido del reservorio5 esta r=ctica es acetale ara sistema de gas condensado con condensación retrograda5 sin emargo si el gas es rico la reserva odría ser seriamente aBamente estimada5 si no se utilia el >actor de comresiilidad ara las dos >ases) 'a >igura *)6 nos muestra el comortamiento de la relación del >actor de comresiilidad de un gas condensado >rente a un gas seco como >unción de la resión) !n este sistema el >actor de comresiilidad de dos >ases es uni>ormemente menos Due el >actor de comresiilidad del gas seco)
20
PROCESOS DEL GAS AABL
F$'(ra 3.& ariación de r4r con la resión + temeratura reducida) !traída de !ngineering &ata ,oo4 Gas #rocessors Suliers Association5 1987) H150 U O 4r U O 15/ L 052 U O 2r U O 150
PROCESOS DEL GAS AABL
PROCESOS DEL GAS AABL
F$'(ra 3.5 ariación de r4r con la resión + temeratura reducida) !traída de !ngineering &ata ,oo4 Gas #rocessors Suliers Association5 1987) H15/ U O 4r U O *50 L 052 U O 2r U O 150
PROCESOS DEL GAS AABL
F$'(ra 3.8 iscosidad del gas natural a la resión de 1 atm)
PROCESOS DEL GAS AABL
F$'(ra 3.: $aón de viscosidad del gas natural)
PROCESOS DEL GAS AABL
F$'(ra 3.1 $aón de viscosidad del gas natural
PROCESOS DEL GAS AABL
1. Fa)"or e Co69res$$l$a 9ara (! s$s"e6a $@s$)o 9ara 'ases re"ro'rao !n general las correlaciones ara la otención del >actor de dos >ases est=n asadas en las roiedades seudo reducidas del gas en el reservorio) $e+es et Alii resentaron una correlación emírica ara determinar el >actor de comresiilidad de dos >ases cuando el gas es rico en HorcentaBe en mol del 7V ma+or e igual al / J + su densidad del gas ma+or a 0)911 relativamente uro HorcentaBe de imurea ? 2S o %2 menor o igual al J en mol ) : $ 2 f = "o + "1* r + "2 - Tr + "3 * r ∧ 2 + "4 - Tr ∧ 2 + "5 *
ρ r T r
eD) *)61 alida ara los siguientes rangos H0)7U O#r U O20 + H1)1 U Or U O2)1 A0 O 2)2/** A1O -0)0*7281 A2 O -*)6*9
A* O 0)0008292*1 A/ O 1)*/28 A O 0)1*1987
'a suma del coe>iciente 0)*08 en la ecuación *)61 uede ser interretada como el >actor de comresiilidad critica) 'os coe>icientes >ueron otenidos utiliando ara un aBuste de 67 muestras con >racción de 7 V) Suerior al / J5 en orcentaBe de imureas de ? 2S o %2 menor al J en mol) on un total de /78 untos de an=lisis Due resentan un error asoluto medio de *)*8 J) !ste mismo orcentaBe de imureas ma+or al J la correlación se muestra ser v=lida) #or lo tanto ara determinar el >actor de comresiilidad de dos >ases deemos seguir el siguiente rocedimiento: 1) alcular las coordenadas seudo reducidas del >luido roducido a artir de su comosición o su densidad) 2) #ara concentración de 7V suerior al / J o su densidad del >luido roducido es ma+or a 0)911 se utilia la ecuación ara dos >ases *) su comosición + densidades son desconocidas se sugiere Due se utilice la Mltima comosición + densidad conocida
Coordenadas eudo criticas del C45 'as coordenadas criticas H 2c , 4c de los comonentes uros del gas natural son >=cilmente encontrados en la literatura ara la >racción del 7V5 en tanto esas roiedades deen ser estimada con las ecuaciones de ;essler and 'ee 5 las cuales ueden ser usadas ara estimar las coordenadas seudo críticas de la >racción 7V5 la eresión es la siguiente :
PROCESOS DEL GAS AABL
Ppc''( psia)'' = ep '( "o + "1 - * − ( "2 + "3 - * + "4 - * . 2) *10. −3 *Tb +
( "5 + "6 - * + "7 - * . 2) *10 − 7 * Tb. 2 − ( "8 + " - * . 2) *10. −10 * Tb .3)
eD) *)62 &onde d es la densidad de la >racción 7V5 en relación al agua es una temeratura normal de eullición Ho $ de la >racción 7V 5 los coe>icientes de la ecuación son: A0O A2 O A/ O A6 O A8 O
8)*6*/ 0)2/2// 0)1187 *)6/8 0)/2019
A1O A* O A O A7 O A9 O
0)066 2)2898 1)/68 0)/7227 1)6977
'a temeratura seudo crítica es estimada de la siguiente ecuación: Tpc''(' R')'' = 341 '7 + 811 * * + (0'4244 + 0'1174 * * ) * Tb + (0'466 − 3'2623 * * ) * 10 . 5 - Tb
eD) *)6* 'as coordenadas seudo críticas est=n calculadas a la temeratura normal de eullición) #ara determinar la temeratura normal de eullición se dee utiliar la ecuación rouesta or P.itson5 donde " es la masa molecular del 7V Tb''(' R')'' = ( 4'5557 * M . 0'15178 * * . 0'15427). 3
eD) *)6/
Coordenadas seudo cr6tica de la me*cla (na manera simle de resentar la temeratura + la resión seudo critica5 de la mecla est= dada or las siguientes ecuaciones de Sutton: #c Hsi O 76)8 1*1)0SGg *)6SGgW2 eD) *)6 c H $ O 169)2 V */9) SGg 7/)0SGgW2 eD) *)66 !Bemlo No * determine el >actor de comresiilidad ara un >luido i=sico #rO /987 si 5 #rocio O *1 si 5 SGg O 0)675 A#I O5 Sgmecla O 0)828 #c Hsi O 76)8 1*1)0SGg *)6SGgW2
O 6/)1
c H $ O 169)2 V */9) SGg 7/)0SGgW2
O /08)60
C 2>ases O 0)61/
PROCESOS DEL GAS AABL
TEMA 2 FUNDAMENTOS DE LA SEPARACIÓN DE HIDROCARBUROS 1. INTRODUCCION: 'os >luidos en la caea del oo son una mecla multicomonente de mol3culas de .idrógeno + carono rincialmente5 donde cada comonente tiene di>erente densidad5 resión de vaor + otras características >ísicas + Duímicas) !stos >luidos ueden estar resentes dentro del +acimiento en una o dos >ases HlíDuida +o gaseosa a la resión + temeratura de con>inamientoL cuando se encuentran en una sola >ase + se le somete a camios de resión + temeratura5 el >luido eerimenta alteraciones en sus características >isicoDuímicas5 con ello se genera en la caea del oo la lieración de gas en el seno del líDuido5 con lo cual se reDuiere de la searación >ísica de estas dos >ases5 siendo esta oeración una de las m=s =sicas en el roceso de roducción + tratamiento del aceite + gas) 'a selección de las condiciones de oeración + del eDuio reDuerido de searación en la roducción de .idrocaruros5 deende >undamentalmente de los oBetivos Due se retendan alcanar) Generalmente estos se orientan a incrementar el ritmo de roducción5 reducir los costos or comresión de gas5 maimiar la recueración de .idrocaruros líDuidos5 + a la otención de roductos estailiados 7Nolasco Garaicoc#ea 8 194:;. #ara estalecer las condiciones de searación m=s aroiadas5 de acuerdo a las características de los >luidos roducidos5 se tiene Due considerar las siguientes variales de control: el tio5 el tamaEo + los disositivos internos del searador5 el tiemo de residencia del aceite5 las etaas de searación5 las resiones + temeraturas de oeración + el lugar de instalación de los searadores5 or citar algunos eBemlos) !s evidente Due eistir= una cominación de todas estas variales Due nos ermita otener la searación reDuerida a un costo mínimo) 'a selección de las condiciones de searación deende5 >undamentalmente de los oBetivos de roducción estalecidos) !stos oBetivos est=n orientados a la otención de: %lta e/iciencia en la separación del aceite ! gas) !sta e>iciencia en un searador deende >undamentalmente de su diseEo) 'as características de los >luidos + los gastos determinan el tio + las dimensiones del searador ara cada caso articular)
)a!ores ritmos de producción ) uando las condiciones de elotación de los camos roductores son >avorales5 el ritmo de roducción de sus oos uede aumentarse reduciendo su contraresión en la suer>icie) 'a menor contraresión5 + or consiguiente el ma+or gasto5 se otiene colocando los searadores lo m=s cercanamente a los oos5 aBustando simult=neamente su resión de oeración al valor mínimo Due las condiciones de roducción lo ermitanL lo anterior sucedería cuando la
PROCESOS DEL GAS AABL
resión en la caea del oo es controlada or la resión del searador Hcuando no tiene estrangulador) !n caso de tener oos estrangulados5 lo Due se logra es mantener un ma+or tiemo de a>luencia de los oos a la etaa de searación corresondiente) (n ritmo ótimo de roducción deender= de las condiciones de oeración del oo5 las cuales son determinadas or medio de un an=lisis revio en el Due se deen involucrar tanto el comortamiento del +acimiento como el Due tiene en las rueas de resión + de roducción) (G.
)a!or recuperación de #idrocaruros l6>uidos ) &eido a Due los .idrocaruros de ma+or valor comercial son los líDuidos5 >recuentemente la e>iciencia del roceso de searación se relaciona con la cantidad de .idrocaruros licuales Due contiene la >ase gaseosa Due aandona los searadores) #ara reducir al mínimo esta cantidad de líDuidos es necesario generalmente realiar el roceso de searación en varias etaasL es decir Due el líDuido desaloBado del rimer searador ase or otros Due oeren a resiones reducidas secuencialmente5 .asta llegar al tanDue de almacenamiento5 donde en >orma natural se e>ectMa la Mltima etaa de searación5 a la temeratura + resión amiente) !n esta >orma tami3n se otiene un ma+or grado de estailiación del aceite + gas searados) 'a cantidad de líDuido recuerale uede otener simulando el roceso de searación en el laoratorio5 o matem=ticamente mediante el emleo de ecuaciones de estado5 si se conoce la comosición de la mecla de .idrocaruros roducidos) )enores costos por compresión de gas.? !n la determinación de las resiones de searación de un sistema en etaas5 se uede estalecer como meta esencial5 la minimiación de costos de oeración mantenimiento e inversión or el eDuio de comresión5 el cual se reDuiere ara transortar + entregar el gas roducido a las condiciones reDueridas or etroDuímica) !n general los costos or este conceto resultan astantes signi>icativos5 deido esencialmente a los siguientes >actores: _ 'os volMmenes de gas Due se searan en las aterías de recolección son con >recuencia elevados5 esecialmente cuando se maneBan >luidos roducidos de +acimientos con aceite vol=til5 Due se caracteria or tener >actores de volumen + relación gas-aceite generalmente ma+ores de 1)7 m*m* + de 1200 ie*l resectivamente) _ 'a resión a la Due dee llegar el gas a las lantas de endulamiento es del orden de 1000 lg25 esto es or eseci>icaciones de diseEo de las roias lantas (Nolasco Garaicochea , 1978). _ &eido a Due la distancia entre las estaciones de recolección + las lantas de endulamiento es considerale5 se reDuiere Due al gas le sea suministrada cierta energía adicional ara enviarlo a la lanta con la resión eseci>icada) %ceite ! gas estaili*ado.? A >in de Due el aceite no eerimente 3rdidas sustanciales or evaoración durante su almacenamiento5 al ser maneBado a condiciones suer>iciales en las re>inerías5 o al cargar los uDues ara su eortación5 es necesario estailiarlo reviamente) !l aceite se estailia aBustando su resión de vaor de modo tal Due esta sea menor Due la atmos>3rica a la temeratura m=ima eserada en el medio amiente) (n gas estailiado no >ormar= condensados al Duedar sometido a los camios de resión + temeratura Due eerimentar= durante su transorte or tuerías Suer>iciales) 'os condensados se
PROCESOS DEL GAS AABL
>orman al disminuir la temeratura de un gas +o al incrementar su resión5 or lo tanto5 el gas se estailia eliminando los comonentes Due udieran llegar a condensarse al ser maneBado osteriormente) !n esta >orma se aBusta su temeratura de rocío a la resión m=ima de oeración del gasoducto Due lo transortara) Si el gas no es estailiado5 el agua + los .idrocaruros condensados ueden ocasionar rolemas de corrosión5 reresionamiento en las líneas e instalaciones5 >ormación de .idratos5 incrustaciones de sales + una disminución en la caacidad de transorte de los gasoductos) !n la r=ctica5 una ve estalecido el ritmo de roducción5 se otimian las resiones + nMmero de etaas de searación con el >in de recuerar el ma+or volumen de líDuidos5 sin descuidar los asectos de estailiación + comresión del gas) &eido a la naturalea multicomonente de los >luidos roducidos5 con>orme m=s alta sea la resión a la cual se realia la rimera etaa de searación5 se otendr= una ma+or cantidad de líDuido en el searador5 ero si esta resión es demasiado alta muc.os comonentes ligeros ermanecer=n en la >ase líDuida + ser=n lierados .acia la >ase gaseosa en el tanDue de almacenamiento5 or otro lado si esta resión es demasiado aBa5 muc.os comonentes no ermanecer=n estales en el líDuido5 siendo lierados + arrastrados or la corriente de gas) #or esto5 es mu+ imortante seleccionar adecuadamente las resiones de searación + el nMmero de etaas5 ara encontrar un unto de eDuilirio Due sea económicamente rentale)
2. '%R%DOR' 'os searadores son los arte>actos m=s amliamente conocidos en la industria etrolera5 deido a Due se los necesita ara un sinnMmero de alicaciones5 comenando en las cercanías del oo + siguiendo con ellos a la entrada de cualDuier lanta de rocesamiento de gas o de líDuido) Su uso uede ser resumido de la siguiente manera: %casionar una searación rimaria de los >luidos Due son líDuidos de aDuellos Due son gases5 +a Due la corriente Due viene del oo es una mecla comleBa de variados .idrocaruros en estado líDuido + gaseoso5 agua5 vaor de agua5 sólidos5 Due >lu+e de manera turulenta + a alta velocidad "eBorar la searación rimaria removiendo los líDuidos atraados en el gas "eBorar la searación aMn m=s5 removiendo el gas atraado en el líDuido &escargar amos >luidos en >orma searada desde el reciiente sin osiilidad de Due vuelvan a meclarse •
• • •
AMn cuando las oeraciones a realiar arecen sencillas5 son en realidad uno de los untos críticos en la industria del etróleo + gas) (na searación Due no cumla las eseci>icaciones de entrega trae aareBado graves rolemas5 +a sea Due se encuentre líDuido en las líneas de gas5 como encontrar gas en los tanDues de etróleo) !s or ello Due dee onerse esecial atención cuando se dimensiona un searador5 a >in de seleccionar el reciiente Due meBor se desemeEe de acuerdo a las características del >luido Due va a asar a su trav3s)(no de los rolemas Due se resenta en la r=ctica es Due los searadores eistentes5 Due >ueron calculados ara unas determinadas condiciones de oeración5 ara >luidos de una determinada
PROCESOS DEL GAS AABL
comosición5 son5 a veces5 uestos a >uncionar en otros lugares ara condiciones de oeración totalmente distintas5 deido a lo cual no es osile lograr una uena searación5 a menos Due se re.agan los c=lculos + se .aga >uncionar al searador dentro de los límites estalecidos ara estas nuevas condiciones
$. RINCIIO D' '%R%CIÓN 'os rinciios >ísicos =sicos ara la searación son: Insoluilidad entre los /luidos@ !l estado gaseoso + el líDuido en condiciones estales de temeratura + resión5 así como el agua + el etróleo5 no son solules5 es decir Due si ien se meclan5 no son misciles5 conservando su estructura original) Di/erencia de densidades@ 'os tres >luidos a searar conservan en la mecla di>erentes densidades5 actuando el e>ecto de la gravitación5 de manera Due los >luidos se searan or di>erencia en el eso de cada comonente) Decantación@ !s el e>ecto de la gravedad sore los di>erentes esos de los >luidos a searar5 .aciendo Due el m=s esado tenga la tendencia a acumularse en lo m=s ro>undo) Coalescencia@ !s la roiedad de las gotas de un mismo >luido a atraerse + unirse entre sí5 >acilitando el roceso de decantación
(. CONDICION' D' O'R%CIÓN #ara Due los >luidos cuenten con las meBores condiciones en el interior del eDuio ara la searación5 ser= necesario considerar algunos asectos >undamentales: Temperatura@ Que los >luidos est3n a una adecuada temeratura a >in de aBar lo su>iciente la viscosidad del etróleo como ara a+udar al desrendimiento de las uruBas de gas5 disminu+endo las necesidades de tiemo de residencia) !n la >ase líDuida meBorar= la disociación etróleo-agua meBorando la searación) Se dee considerar el tio de etróleo5 ues si la temeratura es mu+ alta5 evaorar= algunos livianos Due luego uede ser necesario condensar or en>riamiento + recuerar) resión@ Que est3n sometidos a la menor resión osile de traaBo a los e>ectos de aumentar la di>erencia de densidades entre gas + líDuido5 lo Due tami3n >avorecer= la searación del gas lire + del gas disuelto) !n la ma+oría de los casos la mínima resión de traaBo deer= ser comatile con la necesaria ara el drenaBe de los líDuidos or el >ondo) 'as limitaciones a las aBas resiones5 est=n dadas tami3n or el aumento del volumen del gas al disminuirlas5 dado Due a tal aumento5 le corresonder= un incremento de la velocidad de su asaBe or el searador
0. ROC'O D' '%R%CION 'os >luidos ingresan al searador or su sector medio5 circulan or el interior del eDuio durante un cierto tiemo mientras se roduce el >enómeno de searación deido a la di>erencia de eso entre el gas + el líDuido) &urante este roceso las uruBas de gas ascienden a la arte suerior del searador or ser m=s livianas5 + los líDuidos van descendiendo or ser m=s esados + se acumulan en la arte in>erior)
PROCESOS DEL GAS AABL
Si el caudal Due recie el searador es alto5 la velocidad de circulación del gas en el interior del mismo ser= elevada + uede arrastrar .acia la arte suerior a las gotas m=s eDueEas de etróleo ulveriado) #ara evitar estas 3rdidas + >avorecer la searación5 se diseEan de>lectores de turulencia5 de>lectores de condensación + >iltros reBillas como elementos internos del eDuio) !stos disositivos5 como los etractores de nielas5 Due se colocan en el interior de un searador5 normalmente se diseEan ara ermitir Due el gas ase a trav3s de los mismos ero e>ectuando ruscos camios de dirección) Al mismo tiemo5 esta corriente de gas imacta contra una suer>icie de c.oDue5 roduci3ndose la coalescencia Hagruación de las artículas5 las Due al aumentar de tamaEo caen or gravedad a la arte in>erior del eDuio) Adem=s5 or el .ec.o de Due la corriente de gas + líDuido es conducida or el interior de una caEería dentro de la cual eiste una determinada resión5 + Due al ingresar al searador se roduce una rusca eansión en una c=mara m=s amlia5 el >luBo ierde velocidad5 XcortandoY el arrastre de artículas5 ermitiendo la caída gravitacional de las mismas .acia el lec.o líDuido) !l roceso de searación ser= entonces: 1) Asegurar las condiciones ótimas de temeratura + resión de traaBo) 2) &isminuir la velocidad de >luBo de la mecla al ingresar al eDuioL *) A+udar a la searación mec=nicamente con arreras de c.oDue5 tuos ciclónicos + mallas de retención de niela /) &arle al >luBo el tiemo de residencia necesario dentro del eDuio) (n tiemo de retención de 1 a * minutos uede ser su>iciente si no eiste la >ormación de esuma5 en caso contrario uede ser necesario a 20 minutos5 deendiendo de la estailidad de la esuma + de la con>iguración del eDuio)
1. CONDICION' )'C%NIC% D' '%R%DOR !ntre los mecanismos de searación5 Due tienen Due ver con la estructura + diseEo del eDuio5 se uede considerar como m=s imortantes: C#o>ue@ !l c.oDue de la mecla a la entrada del searador roondr= la disersión de los >luidos de di>erente densidad) 0.1 Camio de &elocidad@ Asociado al rinciio de inercia5 los camios de velocidad se mani>estar=n en una reducción de velocidad de cada una de las >ases en >orma di>erente + consecuente con sus densidades) 0.2 Camio de dirección@ !iste la tendencia a la searación entre >ases5 cuando al >luido se le modi>ica su dirección5 generada or la di>erencia de densidad de los >luidos) 0.3 Tiempo de residencia@ % de retención5 es el tiemo Due le lleva al >luido asar or el searador) #ara un determinado caudal o >luBo5 3ste tiemo est= >undamentado or el volumen disonile) !st= dado or el di=metro del searador5 el largo5 + el nivel de líDuido de oeración) (n aumento de estos ar=metros causar= un aumento en el tiemo de residencia) !l tiemo de residencia es necesario ara otener una uena searación5 ero osee una estrec.a vinculación con la resión5 temeratura + características del >luido: "=s viscosidad O "a+or tiemo de residencia "enor viscosidad O "enor tiemo de residencia
PROCESOS DEL GAS AABL
0.$ uper/icie inter/ase@ !s imortante la ma+or suer>icie en el =rea de contacto entre las >ases) &e aDuí la conveniencia5 en muc.os casos5 de utiliar searadores .oriontales en lugar de los verticales) !l eDuiamiento =sico ara searar líDuidos de vaores utilia tanto las >ueras gravitacionales como las centrí>ugas) 'as rimeras se utilian al reducir la velocidad de modo Due el líDuido ueda asentarse en el esacio rovisto a tal >in) 'as >ueras centrí>ugas se usan ara camiar la dirección del >luBo) Amas >ueras necesitan de un tiemo ara actuar) #or lo cual la &erdadera /unción de un separador es roveer un esacio >ísico5 es decir5 un reciiente5 en donde los >luidos uedan ermanecer el tiemo necesario ara asegurar la searación de los comonentes gaseosos de los líDuidos AMn cuando cada >aricante tiene sus roias normas de diseEo + construcción de los searadores5 3stos deen tener cuatro secciones rinciales: a; ección de entrada o separación primaria (nas lacas de>lectoras5 o algMn otro arte>acto5 recie el c.oDue de la corriente Due ingresa5 la cual disia arte de su energía5 ermitiendo a los gases una rimera searación) ADuí .a+ camio de velocidad + de dirección de la corriente)
Sección Primaria
; ección de las /uer*as gra&itacionales@ 'as gotas de líDuido contenido en el gas tratan de seararse al m=imo) !l gas asciende a una velocidad menor a la inicial5 + las gotas de líDuido decantan) !n esta ona ueden generarse turulencias5 las cuales a su ve >avorecen la >ormación de esumas) 'a colocación de lacas aralelas minimia la turulencia + a+uda a des.acer las inciientes esumas)
PROCESOS DEL GAS AABL
Sección Secundaria
c; ección de eAtracción de nelina@ !n esta ona se searan las gotitas m=s eDueEas de líDuido Due acomaEan todavía al gas5 mediante disositivos Due oeran con >ueras de c.oDue o >uera centrí>uga) Se las retiene mediante unas almo.adillas o mallas teBidas5 o tami3n mediante lacas de metal corrugadas5 desde donde caen a la sección de líDuidos)-
PROCESOS DEL GAS AABL
Extracción de Niebla
d; ección de acumulación de l6>uido@ 'os líDuidos Due se .an ido searando se van acumulando en la arte in>erior del reciiente5 lo cual reDuiere de un tiemo mínimo ara Due la oeración se e>ectMe) uando se alcana un determinado nivel5 se roduce la descarga .acia la línea corresondiente) !n la arte in>erior de esta sección5 + esecialmente en los searadores verticales5 suele colocarse un disositivo rome vórtices5 con el >in de evitar la >ormación de remolinos en la salida del líDuido)-
PROCESOS DEL GAS AABL
Almacenamiento de líquido 11. 11. '+ICI'NCI% D' UN '%R%DOR Si el searador es e>iciente en su oeración5 el gas catado ser= limio5 sin .umedad + sin líDuidos) A la salida del searador no deer= ensuciar la mano o una laca Due se interonga) !n caso contrario5 si el gas sale sucio5 no es e>iciente la searación5 lo Due uede deerse a varios >actores tales como: alta velocidad de circulación del >luido Hmuc.o caudal a tratar5 temeratura ecesiva Hse roducen muc.os livianosL retenedor de niela roto o taado Hno retienen las artículas de líDuidos etc) Si .aitualmente un searador entrega un gas limio + en un determinado momento se roduce un rease o salida de etróleo or la salida de gas5 uede ser Due est3 ingresando m=s líDuido del Due uede tratar o Due no sea adecuada la salida de líDuidos Hmuc.a 3rdida de carga or aBo di=metro en la caEería de descarga5 o Due alguno de los ar=metros no est=n ien regulados5 como or eBemlo una temeratura m=s aBa Due lo conveniente lo Due rovoca elevar la viscosidad del etróleo + aumentar las di>icultades ara moviliarlo .acia a>uera del eDuio) A >in de desemeEar las >unciones ara las cuales .a sido diseEado5 un searador dee cumlir con lo siguiente: a ontrolar ontrolar + disiar disiar la energía energía de la corrient corriente e del oo5 a medida medida Due entra entra al searador searador Asegur Asegurar ar Due las velocida velocidades des del líDuido líDuido + del gas sean sean lo su>icie su>iciente ntemen mente te aBas aBas ara Due tengan lugar la segregación gravitacional + el eDuilirio vaor-líDuido
PROCESOS DEL GAS AABL
c "inimiar "inimiar la turulen turulencia cia en la sección sección de gas del del searador searador55 + reducir reducir la velocidad velocidad d ontrolar ontrolar la acumulac acumulación ión de esumas esumas en el reciient reciiente e e !liminar !liminar la osii osiilidad lidad de de mecla mecla de los los >luidos >luidos searados searados > #rovee #roveerr una salida salida ara los gases gases con contro controles les aroi aroiado adoss ara manten mantener er la resión resión de oeración re>iBada) g #roveer #roveer una salida salida ara líDuidos líDuidos con con aroiados aroiados controles controles de nivel nivel de líDuidos) líDuidos) . #roveer #roveer uertas uertas + untos en en donde uedan uedan acumularse acumularse los los sólidos5 sólidos5 si los .uiera) .uiera) i #roveer #roveer v=lvulas v=lvulas de alivio alivio ara el el gas en caso caso de resiones resiones ecesiv ecesivas5 as5 + de salidas salidas de de líDuido líDuido en caso de taonamiento de las líneas) B #oseer el eDuiamiento necesario Hmanómetros5 termómetros5 medidores de nivel con ventanas de vidrio5 etc) ara veri>icar visualmente las oeraciones) Adem=s5 de acuerdo con el tio de >luido + las condiciones de oeración5 dentro del reciiente se encontrar=n disuestos de di>erentes maneras5 diversos accesorios tales como lacas de>lectoras5 venas endereadoras de >luBo5 lacas romeolas5 lacas rome vórtices5 taiDues5 mallas5 ciclones5 etc)-
12. TIO D' '%R%DOR' ?a+ cuatro tios de searadores usados en la industria: industria: searadores searadores verticales5 verticales5 .oriontales .oriontales de un solo cuero5 o arril5 .oriontales de dole cuero5 o dole arril5 + Searadores es>3ricos) ada uno de estos tios tiene ventaBas + desventaBas Due deen ser tenidas en cuenta cuando se selecciona un searador) !n la tala 15 m=s aaBo5 aarece una comaración de las características de cada uno5 en donde se .a adBudicado nMmeros ara evaluar la conveniencia5 o el meBor desemeEo de cada tio5 con el n6mero uno indicando el meBor5 + el dos el Due le sigue5 etc)Separador Horizontal Bitubo
Separador Esférico
PROCESOS DEL GAS AABL
Separador Vertical
Dimensionamiento ! selección de un separador@ (n searador dee roveer el esacio ara Due un determinado caudal del >luido Due se Duiere searar ueda ermanecer el tiemo necesario ara Due se roduca la searación) #ara ello se dee conocer los siguientes datos: a !l caudal de líDuido Hetróleo + agua en arriles or día Hel mínimo + el m=imo ico Due ueda alcanarse en un instante) audal de gas5 en millones de ies* or día H""sc>d) c Gravedades esecí>icas de etróleo5 agua + gas) d iemo de retención de los >luidos reDuerido dentro del searador) !l tiemo de retención es una >unción de las roiedades >ísicas de los >luidos) e emeratura emeratura + resión a las cuales va a oerar el searador5 + resión de diseEo del mismo) > Si el searador va a ser de dos >ases HlíDuido + gas o de tres >ases Hagua5 etróleo + gas g Si .a+ o no imureas sólidas5 tales como arenas5 o ara>inas . Si el >luido tiene o no tendencia esumante) 13. %O %R% C%CU%R UN '%R%DOR ueras gravitacionales5 .a+ certea de Due las gotitas van a caer or gravedad) on este valor de velocidad se calcula la sección transversal mínima del searador) V g
&ónde:
=
K
ρ l
−
ρ g
ρ g
PROCESOS DEL GAS AABL
V g
O velocidad del gas en iesseg) ;O constante Due toma di>erentes valores deendiendo de la relación '& ρ l O densidad del líDuido en lirasie* ρ g O densidad del gas en lirasie * 2)U'&U/)0 O ;O0)/0 /)0U'&U6)0 O ;O0)0 '& K6)0 O ;O 0) H'' ,ase 0)0 con ' ase O H6)0 H& 'O longitud del searador Hies mínimo 7) ies &O di=metro del searador en ies) '& O coe>iciente de eselte
2.B.? Tasa de /luo &olum-trica del gas / g =
. g
ρ g
&onde: ρ g
O densidad del gas a ) + # de oeración Hl) ies* Qg O tasa de >luBo volum3trico de gas Hies *seg) PgO tasa de >luBo de gas Hl) Seg)
3.? rea de la sección trans&ersal del recipiente " g
=
/ g V g
&onde: Ag O =rea de la sección transversal ara el gas Hies 2 g O velocidad del gas Hiesseg)
$.? Di=metro interno del recipiente para %E 2 % g %i
=
4' " p
&onde: &i O di=metro interno del reciiente Hies AO =rea de la sección transversal del searador Hies 2 !sta =rea O 2 Ag es el =rea calculada ara líDuidos Hetróleo + agua
PROCESOS DEL GAS AABL
(.? ongitud del recipiente Se comiena con un mínimo de 7) ies + se aEaden secciones de 2) ies) !l largo se mide de costura a costura) Se suone un valor ara comenar)
0.? Tasas &olum-tricas de petróleo ! agua /o
=
. o
/0
ρ o
=
. 0
ρ 0
&onde: QoO asa volum3tricas el etróleo Hie *seg) Po O FluBo m=sico del etróleo Hl) Seg) ρ o O densidad del etróleo a #) + ) Hl) ie * Q< O tasa volum3trica del agua Hie* seg) P< O >luBo m=sico del agua Hl) Seg) ρ 0
O densidad del agua a #) + ) Hl) ie *
4.? Relación de =reas "o "0
=
/o /0
&onde: Ao O =rea ara >luBo de etróleo Hie 2 A< O =rea ara >luBo de agua Hie 2
:.? rea para el /luo de agua "0
=
"l / 1+ o /0
=
"o
+ " g
1+
"o "0
&onde: A< O =rea ara el agua Hie 2 Al O =rea ara el liDuido Hie 2 Hver unto / HAl O Ao V A< Ao O =rea ara el etróleo Hie 2 O Al-A<
PROCESOS DEL GAS AABL
9.? a altura del agua #F Se uede .allar en las talas de =rea segmental del G#SA-87 H6)21 + 6)22
1B.? ,elocidad de ele&ación de las gotas de petróleo en el agua #ara un tamaEo de 10 micrones V o
=
1,072 x10 −4 %o2 (δ 0 − δ o )
µ 0
&onde: o O velocidad de elevación de las gotas de etróleo iemin) &o O di=metro de las gotas de etróleo Hen micrones δ 0 O densidad del agua Hgr) cm* δ o O densidad de las gotas de etróleo Hgr) cm* µ 0 O viscosidad del agua Hcentioise
11.? ,elocidad de asentamiento de las gotas de agua en el petróleo #ara un tamaEo de 10 micrones V 0
=
1,072 x10 −4 %02 (δ 0 − δ o )
µ o
&onde: < O velocidad de asentamiento de las gotas de agua Hiemin) &< O di=metro de las gotas de agua Hen micrones µ o O viscosidad del etróleo Hen centioise
Nota.? en las dos ecuaciones anteriores las densidades Due est=n en gr) cm *5 comatiiliadas estas unidades mediante el >actor de conversión Due antecede al di=metro) 12.? ,olumen de l6>uidos retenidos V l = "l ' ,
V 0
= "0',
13.? Tiempo de retención de l6>uidos
V o
= "o ',
PROCESOS DEL GAS AABL
t rl =
V l 60'/l
t r0
=
V 0
t rl
60'/0
V =
60'/l
&onde: t O tiemo en minutos Q O corresondiente en ie *seg) troKto + tr
1$.? Tiempo de /lotación del petróleo en el agua Htiemo de retención mínimo reDuerido ara el etróleo
t f0
=
10 V o
= t 0
&onde: t< O tiemo de >lotación del etróleo en el agua Hminutos .< O altura del agua en Hies o O velocidad del elevación del etróleo Hiesmin) !l tiemo de >lotación dee ser menor Due el tiemo de retención del agua)
1(.? Tiempo de asentamiento del agua en el petróleo Htiemo de retención mínimo reDuerido ara el agua t ao
=
1o V 0
= t o
&onde: tao O tiemo de asentamiento del agua en el etróleo Hminutos .o O altura del etróleo Hies < O velocidad de asentamiento del agua Hies minuto !l tiemo de asentamiento dee ser menor Due el tiemo de retención del etróleo Si los tiemos no concuerdan5 se dee camiar las dimensiones del searador5 de la >orma Due le convenga m=s)
'ercicio de aplicación H$eroducido del liro del ing) "arcías "artíne5 de ingenieros consultores S$' de "aracaio eneuela
PROCESOS DEL GAS AABL
Se desea searar "d Hmil arriles or día de un crudo de */)8 ZA#I5 de 1"d de agua + 20""cnd Hmillones de ies cMicos normales or día de gas5 de gravedad de 0)7) 'a searación se llevara a cao en un searador .oriontal a 00 lca Hliras or ulgadas cuadrada + 100 ZF) 'a viscosidad del etróleo es de 1) c Hcentioises + la del agua es 0)6 c) ) !l >actor C del gas es O 0)91 */)8ZA#I O 0)81 grcc O 62)/ Hlsie * Hgrcc 0)81 grcc O *)1 lsie * Se calculan todos los asos segMn .an sido enunciados anteriormente reviamente) Se inclu+en >actores de conversión ara asar los días a segundos o de ies a ulgadas5 o de segundos a minutos) 'a constante de los gases corresondientes a: $ O 10)7* lcaie * Hlsmol Z$
,elocidad critica Se necesita rimero la densidad del gas ρ g =
(500 * 28'6 * 0'7) (0'1*10'73 * 560)
= 1'85
lbs pie
3
Se toma ; O 0)/ ara calcular la velocidad critica V g = 0'4 *
. g =
12'38 / g = 1'85
53'1 − 1'85 1'85
= 2'11
( 20 * 10 6 * 28'6 * 0'7) (37 * 86,400)
pies seg
= 12'38 lbs
seg
pie 3 = 6'6 seg ami3n uede calcularse de la siguiente >orma /g =
(14'7 * 20 *10 6 * 560 * 0'1) (1'0 * 520 * 86,400 * 500) " g =
6'6 2'11
= 3'17 pies 2
pie 3 = 6'6 seg
PROCESOS DEL GAS AABL
/o
/0
pie 3
=
(5,000 * 5'615) 86,400
= 0'325
=
(1,000 * 5'615) 86,400
pie 3 = 0'065 seg
seg
#ara .acer la rimera selección del di=metro se arte de la suosición revia de Due el gas ocua la mitad del searador5 segMn el aso /) !l di=metro calculado ser=: % =
( 4 * 2 * 3'17) 3'1416
= 2'84 pies
&e talas el valor inmediato es / ies
Generalmente se asigna un ie ara controlar cada >ase liDuida) Si se suone Due el agua ocua un ie de altura en el reciiente Hes decir5 la inter>ase est= a un ie del >ondo5 + desde ese valor calculamos lo restante) " =
2
(3'1416 * 4 ) 4
= 12'57 pie2
*)1/16O #i radian Se estaleció Due la longitud mínima era de 7) ies5 or diseEo) Se asigna un tramo ara cada >ase5 es decir 2)* O 7) iesL entonces la longitud ser= de 1 ies) Si & O / ies + ' O 1 ies entonces '& O *)7 + ; O 0)/ est= ien)
,elocidad del petróleo en el agua V o
=
(1'072 * 10 −4 * 150 2 * (1 − 0'851)) 0' 6
= 0 '6
pies
= 0'24
pies
min
= 7 '2
pu #g
min
,elocidad del agua en el petróleo V 0
=
(1,072 * 10 −4 * 150 2 * (1 − 0'851)) 0 '6
min
= 2'88
pu #g
min
a /racción de la altura del agua comparada con el di=metro total es@ 1 %
1
"0
4
"l
= = 0'25 paraeste+alor
Tiempo de retención del agua
= 0'16 HSacado del G#SA 875 #=g) 6-21
PROCESOS DEL GAS AABL
= (12'57 * 0'16 * 15) = 0''48 min
t r0
(60 * 0'065)
Tiempo de /lotación del petróleo en el agua t f0
=
(1* 12) 7'2
= 1'67 min '
!l tiemo de retención es t r< #ara el etróleo el =rea m=ima disonile es el =rea total menos el =rea ocuada or el agua + el gas) " g =
A< O 0)196 L "o
3'17 12'57
= 0'252
= (1 − 0'16 − 0'252) = 0'552
Tiempo de retención del petróleo t ro
=
(12 '57 * 0'552 * 15) (60 * 0'325)
= 5'34 min '
#ara calcular el tiemo de asentamiento del agua se necesita la altura del etróleo Si el AgAl O 0)22 odemos suoner Due . g& O 0)* [or tanto la altura del gas
1 g
=
( 0'3 * 4)
=
'2 pies 1
1o
= % − 10 − 1 g = 4 − 1 − 1' 2 = 1'8 pies = 21
iemo de asentamiento del agua t ao
=
1o +0
=
21'6 2'88
= 7'5 min '
!l tiemo de retención es menor Due el tiemo de asentamiento) #or tanto se dee recalcular las dimensiones) Se va a un di=metro ma+or5 or eBemlo ies) 10 %
1
= = 0'2 5
"l =
3'1416 * 52 4
= 1 '635
"0 "l
= 0'1424
PROCESOS DEL GAS AABL
" g "l
=
3'17 1'635
1 g
= 0'161
1 g = 1'0
= 0'218
%
"o
= (1 − 0'161 − 0'1424) = 0'666
iemo de retención del etróleo t ro
1o
=
(1'635 * 0'666 * 15 ) = 10'5 min ' ( 60 * 0'325 )
= % − 10 − 1 g = 5 − 1 − 1'0 = 2'1 pies = 34'2 pu #g '
iemo de asentamiento del agua t ao
=
34'2 2'88
= 12'13 min '
troU tao se dee recalcular !n este unto es conveniente utiliar un searador m=s largo5 orDue resulta muc.o m=s arato aumentar la longitud Due aumentar el di=metro siemre dentro de los límites de '& Si se calcula en ase a un searador de 20 ies de longitud5 el tiemo ser= t ro
=
(1'635 * 0'666 * 20) = 14'0 min ' ( 60 * 0'325)
troKtao + la relación '& O 20 O / !sta dentro de lo >iBado al iniciar el calculo on este eBemlo se .a Duerido mostrar la manera de dimensionar un searador) #ara veri>icar su >uncionamiento5 se uede utiliar un c=lculo >las.5 es decir5 un c=lculo de eDuilirio de >ases5 ara determinar cu=nto líDuido + cuanto gas est=n en eDuilirio a las condiciones de oeración Hresión + temeratura5 si est=n en eDuilirio5 las venas de salida tanto de la arte gaseosa como de la arte liDuida deerían arroBar los resultados otenidos en el c=lculo) Si no es así el searador est= >uncionando mal) omo .a odido oservarse5 lo imortante del diseEo son los dimensionamientos + el tiemo de retención) Si un searador no est= cumliendo sus >unciones udiera ser Due esta sudimensionado + Due los tiemos de retención de los líDuidos no sean los adecuados ara el tio + tamaEo del searador en cuestión) ale la ena emlear un oco de tiemo en .acer los c=lculos ara veri>icar el
PROCESOS DEL GAS AABL
desemeEo de un eDuio5 lo cual a+udara en corregir las oeraciones cuando sea osile5 a >in de otener los resultados deseados)
TEMA 3 DESHIDRATACIÓN DEL GAS NATURAL
1. ntroducción odo gas natural de roducción est= totalmente saturado con agua en su >ase de vaor5 orDue roviene de un +acimiento saturado Hen eDuilirio con agua) Adem=s generalmente el gas contiene %2 + ?2S Due se remueven con soluciones acuosas tales como aminas5 caronato de otasio5 etc)5 Due saturan el gas con agua) A >in de remover la ma+or cantidad de agua5 es necesario des.idratar el gas or las siguientes raones: 1) !vitar >ormación de .idratos) 2) umlir con eseci>icaciones como gas de venta) *) "inimiar corrosión) #ara diseEar un sistema de des.idratación se reDuiere in>ormación reliminar tal como resión5 temeratura5 comosición + rata de >luBo de gas) Normalmente el gas est= saturado cuando llega a la lanta o cuando sale de una unidad de endulamiento) Sin emargo5 or lo regular la comosición de entrada se suministra en ase secaL or lo tanto5 el contenido de agua del gas .Mmedo de entrada dee ser determinado)
PROCESOS DEL GAS AABL
Adem=s5 con ase en la comosición .Mmeda5 dee determinarse la temeratura de .idrato a una resión dada5 a >in de Due el gas ueda ser des.idratado lo su>iciente ara evitar la >ormación de .idratos + cumlir con la eseci>icación de contenido de agua) 'a cantidad de agua a ser removida del gas .Mmedo o el contenido de agua en el gas seco5 deende de cu=l de las raones 1 o 2 sea la Due controla) !n cualDuier caso5 se estalece el contenido de agua en el gas seco Due sale5 o el corresondiente unto de rocío or agua)
2.
Contenido De %gua 'n 'l Gas Natural
!l contenido de agua de una corriente de gas saturado5 se uede determinar ien sea en >orma manual o usando un rograma de comutador ara simulación de rocesos) !l m3todo manual Due m=s >recuentemente se usa en la industria del gas natural es el uso de la carta de contenido de agua de "c4etta + Pe.e5 Due corresonde a la Fig) 20-* del G#SA) Sin emargo5 esta carta ulicada en 1598 con ase en los datos eerimentales disoniles or ese tiemo5 est= limitada a gases dulces + no dee ser usada ara comosiciones de gases agrios ma+ores de J mol H? 2S +o %2) anto el ?2S como el % 2 contienen m=s agua a saturación Due el metano o meclas de gas natural dulce5 articularmente a resiones or encima de 700 sia a temeratura amienteL or lo tanto5 a resiones or encuna de 700 sia5 se dee .acer corrección or ? 2S + %2) !stas correcciones son signi>icativamente m=s necesarias a m=s altas concentraciones + resiones) #ara la carta de la Fig) 20-* del G#SA la corrección or gravedad de gas no dee usarse cuando .a+ resencia de ?2S + %25 + or el e>ecto de ciertos .idrocaruros no siemre es adecuada5 esecialmente en la redicción de contenido de agua a resiones or encima de 1500 sia) 'a línea ara >ormación de .idratos es aroimada + no dee usarse ara redecir condiciones de >ormación de .idratos) !l G#SA tiene dos m3todos simles ara determinar el contenido de agua de gases agrios) Sin emargo5 el rimer m3todo Due consiste en un romedio aditivo de la >racción mol corresondiente a los contenidos de agua en los constitu+entes dulce + agrio5 no es consistente + or lo tanto es inseguro) Se alica a meclas gaseosas con un contenido de gas =cido or deaBo de /0J5 mediante el uso de la siguiente ecuación + las Figs) 20-*5 20-8 + 20-9 del G#SA) / " / "2 /2 "2 /2
c' 31
PROCESOS DEL GAS AABL
Nótese Due las Figs) 20-8 + 20-9 del G#SA suministran valores ara el t3rmino contenido de agua \e>ectivo\ de % 2 + ? 2S en mecla de gas natural5 el cual dee usarse solamente en la !c) *-1) !stos no son contenidos de agua ara 0 2 + ?2S uros) !l segundo m3todo del G#SA Due se asa en el uso de las Figs) 20-10 + 20-11 es m=s seguro5 ero tiene una alicación limitada a 65000 sia + reDuiere interolación ara determinada resión entre las dadas en las cartas) on gases Due tienen % 25 el %2 dee ser convertido a una concentración \eDuivalente\ de ?2S) #ara roósitos de este m3todo5 se as une Due el % 2 contriu+e con el 7J del agua en la mecla gaseosa5 sore una ase molar como ? 2S) 'os siguientes eBemlos del G#SA sirven ara ilustrar el uso de las >iguras + los m3todos anteriormente descritos) E!E"P#$ %&' eterminar e# contenido de agua saturada de un %idrocar!uro gaseoso po!re " du#ce a 150 9 " 1,000 psia' a' !'
i e# gas tiene un peso mo#ecu#ar de 26 I!-#!mo#' i e# gas est; en e
Solución( a'
e #a ig' 31 (> 150 9 " 1,000 psia),
/ 220 I!- ??sc$
para ? 26(> 150 9),
g 0'8 / 0'8(220) 216 #!-??sc$
!' e #a ig' 31 (> sa#muera a# 3 =),
s 0'3 / 0'3(220) 205 #!- ??sc$
E!E"P#$ %&) eterminar e# contenido de agua saturada de una mezc#a 80= 4 20= 2 a 160 9 " 2,000 psia' # @a#or eperimenta# para e# contenido de agua $ue 172 #!-??sc$'
"étodo *no e #a ig' 31 (> 160 9 " 2,000 psia),
/ 167 #!-??sc$
e #a ig' 32 (> 160 9 " 2,000 psia),
/ 2 240 #!-??sc$
e #a c' 31,
/ " / "2 /2 "2 /2
PROCESOS DEL GAS AABL
/ 2 0'80(167) 0'20(240) / 182 #!-??sc$
+,- %&' .ontenido /e A0ua 1 "étodo /e "c2etta
PROCESOS DEL GAS AABL
PROCESOS DEL GAS AABL
+,-- %&) contenido efecti3o de a0ua para el co) en mezclas de 0as natural
"étod ét odoo /os /o s on@ertir #a composición de 2 a una concentración Ae 160 9 " 15 = 2) " con B2 350 #!-!!# : / 0'4 !!#-??sc$ * 350 #!-!!#
/ 172 #!-??sc$ (igua# a# eperimenta#) Cecientemente Cecientemente /ic%ert /ic%ert and /ic%ert /ic%ert desarr desarro## o##aro aron n un mDtodo mDtodo simp#e simp#e para para e# c;#cu# c;#cu#o o de contenido de agua en gas agrio %asta con un 55 = de 2 Ae
PROCESOS DEL GAS AABL
(33 9) " 100 ?a (14,500 psia)' on !ase en prue!as de# mDtodo %ec%as por #os autores, #os resu#tados tienen una precisión de 5 10 =' n #a ig' 34 se presenta #a carta uti#izada para este mDtodo, en com!inación con #a ig' 203 de# EF' # siguiente eGemp#o i#ustra e# uso de este mDtodo para estimar e# contenido de @apor de agua en un gas natura# agrio'
E!E"P#$ %&% a#cu#ar e# contenido de agua en e
Solución( e #a ig' 31 (> 100 9 " 2,000 psia),
/(gas du#ce) 38 #!-??sc$
a#cu#ar e# 2 e
2(e
+,- %-% .ontenido de 0ases 4cidos 5asta )666 #pca
PROCESOS DEL GAS AABL
PROCESOS DEL GAS AABL
+,-- %&7 8ater content ratio c5art for sour natural 0as
PROCESOS DEL GAS AABL
PROCESOS DEL GAS AABL
e #a ig' 34 (> 100 9, 45 = 2 e
H 2 O en gas agrio Ce#ación cont' agua 2'08 a#cu#ar /(gas agrio),
H 2 O en gas *ulce
/(gas agrio) 2'08 * 38 7'04 #!-??sc$
tro mDtodo para estimar e# contenido de agua en gases du#ces o agrios es e# de amp!e##' ste mDtodo est; desarro##ado so!re una !ase teórica " aparentemente es con$ia!#eH sin e m!argo, no muestra datos de prue!a' # contenido de agua saturada de una corriente puede tam!iDn ser determinado usando un programa de computador de simu#ación de procesos' n este caso se adiciona agua a #a corriente de gas %asta
"edición del .ontenido dé A0ua !isten varios instrumentos a nivel comercial asados)))) en di>erentes rinciios ara medir el contenido de agua en el gasL sin emargo5 medir contenidos de agua menores de 20 m5 < Hartes or millón en eso o untos de rocío menores de -/0 ZF es mu+ di>ícil) #ara ma+ores re>erencias ver el a 2 del omo I5 donde se muestran los m3todos de amell + ,u4ace4)
3. Hidratos de 0as natural !l .idrato es un sólido comleBo cristalino estale5 con aariencia de .ielo ero osee una estructura di>erente) Se >orma en sistemas de gas o de líDuidos recuerados del gas natural HNG'5 cuando el gas o el líDuido est= en o or deaBo del unto de rocío del agua5 normalmente cuando .a+ resencia de agua líDuida sin emargoL no necesariamente tiene Due darse esta condición5 ues una ve Due el gas este saturado5 el agua lire uede asar directamente de vaor a sólido sin >ormar líDuido) 'a temeratura de >ormación de .idrato a una resión dada deende de la comosición del gas) radicionalmente se .an reconocido dos estructuras cristalinas ara los .idratos Due se >orman con el gas natural llamadas simlemente !structura I + IIL en las cuales las mol3culas de agua
PROCESOS DEL GAS AABL
>orman el enreBado5 + los .idrocaruros5 el N 25 % 25 + ?2S ocuan las cavidades) 'as mol3culas m=s eDueEas H?/5 2?65 %2 + ? 2S estailian >ormando un cuero cMico centrado llamado !structura I5 + las mol3culas m=s grandes H *?85 i-/?105 n-/?10 >orman un enreBado tio diamante llamado !structura II) 'as mol3culas m=s grandes Due el n- /?10 no >orman .idratos de !structuras I + IIL sin emargo5 estudios recientes indican Due algunas isoara>inas + cicloalcanos m=s grandes Due el entano >orman .idratos de !structura ?) uando se >orman .idratos 3stos tienden a loDuear tuerías5 eDuios e instrumentos5 restringiendo o interrumiendo el >luBo) !n tomas de resión de medidores e indicadores5 roducen >alsas lecturas de resión + errores de medición) (na ve Due se >orman los .idratos su remoción es astante di>ícil)
+ormación de 5idratos de metano-
a) Contenido de %gua en la Región de ase de agua condensada es un líDuido) Sin emargo5 a temeraturas or deaBo de la temeratura de .idrato del gas5 la >ase condensada ser= un sólido H.idrato) !l contenido de agua de un gas en eDuilirio con un .idrato5 ser= menor Due en eDuilirio con un líDuido metaestale) !sto se conoce como la ona de advertencia ]Parning en la Fig) 20-* del G#SA) HCona de líneas unteadas) 'a >ormación de .idratos es un roceso deendiente del tiemo) 'a rata a la cual se >orman los cristales de .idrato deende de varios >actores Due inclu+en5 comosición del gas5 resencia de sitios nucleares de cristales en la >ase líDuida5 grado de agitación5 etc) &urante esta transición Heríodo de >ormación del .idrato5 el agua líDuida resente se denomina liDuido metaestale) Agua metaestale es agua líDuida la cual5 en eDuilirio eistir= como un .idrato) !n la Fig) 20-1* se muestra el contenido de agua de un gas en eDuilirio con el .idrato + se comara con el contenido de agua metaestale) !l contenido de agua ara gases en la región de .idrato es >uertemente deendiente de la comosición5 luego la Fig) 20-1* no dee etraolarse ara otras comosiciones)
PROCESOS DEL GAS AABL
uando se diseEan sistemas de des.idratación Harticularmente con !G ara cumlir con eseci>icaciones dr=sticas de aBos untos de rocío de agua5 se reDuiere determinar el contenido de agua del gas en eDuilirio con un .idrato usando una correlación como la Due se resenta en la Fig) 20-1*) Si se usa una correlación metaestale5 se uede soreestimar el contenido de agua saturada del gas a la eseci>icación de unto de rocío5 + como resultado se uede llegar a un diseEo Due no uede alcanar la remoción de agua reDuerida)
3.2 redicción De Condiciones ara a +ormación De ormación de .idrato ueden tami3n ser calculadas en >orma manual o usando un rograma de comutador ara simulación de rocesos) 'os c=lculos manuales ueden .acerse con ase en los m3todos del G#SA mediante el uso de cartas o siguiendo un rocedimiento de c=lculo de eDuilirio vaorsólido) !n >orma similar a como se .io en los c=lculos ara contenido de agua en el gas5 los c=lculos manuales ara redecir la >ormación de .idratos deen ser aBustados ara gases agrios) ,aille T Pic.ert desarrollaron una carta ara estimar las condiciones de >ormación de .idratos en gas natural agrio5 la cual uede tami3n usarse en gas dulce) !sta carta corresonde a la Fig) 20-27 del G#SA) on reconocidos rogramas de comutador ara simulación de rocesos5 es osile estimar uenas condiciones ara >ormación de .idratos con desviaciones de alrededor de 2 ZF) Generalmente estos rogramas se ueden usar en >orma con>iale ara diseEo5 esecialmente5 cuando el sistema5 es comlicadoL como el caso de >ormación de .idratos sin Due se tenga agua lire condensada del gas5 donde se reDuiere un modelo de c=lculo termodin=mico riguroso) on las Figs) 20-1 a 20-17 se ueden .acer aroimaciones a las condiciones de >ormación de .idratos5 ero se roducen errores signi>icativos ara comosiciones di>erentes a las usadas ara construir dic.as cartas5 orDue las condiciones a las cuales se >orman los .idratos se a>ectan >uertemente or la comosición del gas) 'os siguientes eBemlos del G#SA sirven ara ilustrar su uso)
'')O 3?$ !ncontrar la resión de >ormación de .idrato ara el siguiente gas a 0 ZF ara el siguiente gas) .omponente
+racción mol
P"
lb9lbmol
# 2 3 I4 M4
0'784 0'060 0'036 0'005 0'01
16'043 30'070 44'07 58'124 58'124
12'58 1'80 1'5 0'2 1'10
PROCESOS DEL GAS AABL
M2 2
0'04 0'002
:otal
'-666
28'013 44'010
2'63 0'0
)6-6;
?(mezc#a) 20'08 I!-#!mo# N(mezc#a) ?(mezc#a)-?(aire) 20'08-28'64 0'63 e #a ig' 36 (> 50 9 " gra@edad espec&$ica de 0'7): 320 psia
E!E"P#$ %&< # gas de# eGemp#o anterior se epande de 1,500 psia a 500 psia' Ou;# es #a temperatura inicia# m &nima
+,- %&= .ur3as de predicción de 5idratos
PROCESOS DEL GAS AABL
+,- %&> Expansión permisible sin la formación de 5idratos a 6-> de 0ra3edad específica
PROCESOS DEL GAS AABL
e #a ig' 37 para gas de gra@edad espec&$ica 0'7:
PROCESOS DEL GAS AABL
Ja #&nea de presión inicia# 1,500 psia se intercepta con #a #&nea de presión $ina# 500 psia por encima de #a cur@a de temperatura de 100 9' Juego #a temperatura m&nima inicia# ser; aproimadamente 112 9'
'')O 3?0 &eterminar .asta dónde uede eandirse un gas de gravedad 0)6 a 25000 sia + 100 ZF sin Due se >orme .idrato) &e la Fig) *-8 ara gas de gravedad esecí>ica 0)6: !ncontrar la intersección de la línea de resión inicial 2 ^000 sia con la curva de iemeratura inicial 100 ZF) 'eer en el eBe de las _ la resión >inal ermisile igual a 15100 sia)
'')O 3?4 &eterminar .asta dónde uede eandirse un gas de gravedad 0)6 a 25000 sia + 1/0 ZF sin Due se >orme .idrato) &e la Fig) *-8 ara gas de gravedad esecí>ica 0)6: 'a línea de resión inicial 25000 sia no interceta la curva de temeratura inicial 1/0 ZF) #or lo tanto5 el gas uede eandirse .asta resión atmos>3rica sin Due se >orme .idrato) +,- %&; Expansión permisible sin la formación de 5idratos a 6-= de 0ra3edad específica
PROCESOS DEL GAS AABL
%-%Predicción de +ormación de Hidratos con Base en la .omposición para ,ases /ulces Kn mDtodo m;s seguro para estimar condiciones de $ormación de %idrato es e# de Qatz , en e# cua# se eGecutan c;#cu#os tipo Apunto de roc&oA usando constantes de e
c' 32
PROCESOS DEL GAS AABL
ara propósitos de c;#cu#o, e# @a#or de Q R es in$inito para #as mo#Dcu#as m;s grandes
∑ ( #i - K
VS i =1
) = 1 '0 c' 33
E!E"P#$ %&; a#cu#ar #a presión de $ormación de %idrato a 50 9 para e# siguiente gas:
.omponente
+racción mol en 0as
a %66 psia
a 766 psia
? VS
@9? VS
? VS
@9? VS
"etano
0'784
2'040
0'384
1'750
0'448
Etano
0'060
0'70
0'076
0'500
0'120
Propano
0'036
0'113
0'31
0'072
0'500
sobutano
0'005
0'046
0'10
0'027
0'185
n 1 Butano
0'01
0'210
0'00
0'210
0'00
Nitró0eno
0'04
*
0'000
*
0'000
.$)
0'002
3'0
0'001
1'00
0'001
:otal
'-666
* Ra#or in$inito
6->
'-%77
PROCESOS DEL GAS
AABL
+,- %& .onstantes ? de equilibrio para el metano-
PROCESOS DEL GAS AABL
+,- %&'6 .onstantes ? de equilibrio para el etano
PROCESOS DEL GAS AABL
+,- %&'' .onstantes ? de equilibrio para el propano
PROCESOS DEL GAS AABL
+,- %&') .onstantes ? de equilibrio para el isobutano
+,- %&'% .onstantes ? de equilibrio para el n butano
PROCESOS DEL GAS AABL
+,- %&'7 .onstantes ? de equilibrio para el /ióxido de .arbono
PROCESOS DEL GAS AABL
n #as igs' 3 a 314 se muestran #os datos de Q R (> 50 9 300 " 400 psia)' e interpo#a #inea#mente,
0'7 300
(1'344 07) 0'365
1'000 S (1'000 T 0'7) 0,021
PROCESOS DEL GAS AABL
1'344 400
(400 T 300) 100
0'365 100 0'021 S 300 S 300 (0'021 * 100) 70'365 305'7 psia' # @a#or eperimenta# a 50 9 $ue 325 psia' # @a#or ca#cu#ado con e# simu#ador de procesos "s"s es 336 psia'
E!E"P#$ %& # siguiente gas, 1 0'267, 2 2 0'052, 3 0'0138, i4 0'0018, n4 0'0034 " n5 0'0014, est; a 3,500 psia " 150 9' Ou;#es ser;n #as condiciones de %idrato cuando dic%o gas se epandeP
Paso '( acer c;#cu#os $#as% adia!;tico, a di$erentes presiones $ina#es " gra$icar presión@s, temperatura $ina#' (Rer ig' 315)
Presión nicial
:emperatura nicial
Presión +inal
:emperatura +inal
psia
+
psia
+
3,500 3,500 3,500 3,500 3,500
150 150 150 150 150
300 400 500 600 700
38 45 52 58 64
+i0- %&'<
PROCESOS DEL GAS AABL
Paso )( stimar presión de $ormación de %idrato para @arias temperaturas (40, 50 " 60 9) usando #os datos de e
.omponent +racción e
a )66 psia
mol en 0as
a %66 psia
? VS
@9? VS
? VS
@9? VS
1
0'267
2'2500
0'411
1'7500
0'525
2
0'052
0'5000
0'1058
0'2050
0'2580
3
0'0138
0'0550
0'250
0'0300
0'4600
i4
0'0018
0'0225
0'0800
0'0105
0'1714
n4
0'0034
*
0'0000
*
0'0000
n5
0'0014
*
0'0000
*
0'0000
:otal *
'-6666
6-;7;=
'-7';
Ra#or in$inito
e interpo#a #inea#mente,
0'8486 200
(1'418 T 0,8486) 0,5703
PROCESOS DEL GAS AABL
1'0000 S
(1'0000 T 0'8486) 0,1514
1'418 300
(300 T 200) 100
0'5703 100
0'1514 S T 200
S 200 (0'1514 * 100)- 0'5703 226'6 psia
Paso %( Ja intersección de #as dos cur@as en #a ig' 315 ser; e# punto a# cua# se empiezan a $ormar %idratos' # @a#or a
n #a ig' 316 se muestra e# mismo c;#cu#o pero %ec%o con e# simu#ador de procesos "s"s " e# @a#or ca#cu#ado es 675 psia " 56 9'
PROCESOS DEL GAS
AABL
+,- %&'= Simulación por sistema de procesos 5@s@s
uente: VEF (Eas rocessors upp#iers Fssociation)W
PROCESOS DEL GAS AABL
%-7 Predicción de +ormación de Hidratos para ,ases con Alto .ontenido de .$)9H)S !l m3todo de ;at no dee usarse ara gases con contenidos signi>icativos de % 2 + ?2S) !n este caso5 uede utiliarse el m3todo de ,aille T Pic.ert con el cual se redice temeratura de >ormación de .idrato aBustando las condiciones de .idrato en el roano or la resencia de ? 2S5 como se muestra en la Fig) 20-27 del G#SA + se ilustra con el siguiente eBemlo)
'')O 3?1B !stimar la temeratura de >ormación de .idrato a 610 sia ara un gas con la siguiente comosición) .omponente
"ol C
M2
0'30
2
6'66
2
4'18
1
84'25
2
3'15
3
0'67
i4
0'20
n4
0'1
5
0'40
? 1'75 I!-#!mo# Era@edad espec&$ica, N 0'682
Solución DVer +i0- %&'= b( 1' on 610 psia interceptar cur@a de 2 a 4'18 = mo#' 2' Ir @ertica#mente %acia a!aGo %asta interceptar con #&nea %orizonta# de N 0'682'
PROCESOS DEL GAS AABL
+i0- %&'= b
uente: VEF (Eas rocessors upp#iers Fssociation)W
*) Seguir en >orma aralela la línea diagonal en el >ondo de la gr=>ica e intercetar el eBe de la _ en O 6*) ZF) /) Alicar aBuste del * entrando or la arte suerior iDuierda de la gr=>ica5 con ? 2S O /)18 J mol intercetar con la línea de concentración de * O 0)67 J mol) Ir verticalmente .acia aaBo .asta encontrar la resión del sistema H0)610 10 -* sia + leer la corrección en la escala de la iDuierda H-2)7 ZF)
PROCESOS DEL GAS AABL
) de >ormación de .idrato H` 610 sia O 6*) - 2)7 O 60)8 ZF) Nota( e# aGuste de temperatura por corrección de 3 es negati@o a# #ado iz
3.( In#iición de ormación de .idratos uede revenirse des.idratando tanto el gas como el líDuido5 ara eliminar la >ormación de agua condensada en >ase líDuida o sólida) Sin emargo5 en algunos casos este roceso uede no ser r=ctico o económico) !n estos casos5 la in.iición uede ser un m3todo e>ectivo ara revenir la >ormación de .idratos) !n la in.iición se in+ecta un glicol o metanol a una corriente de roceso5 donde se comina con la >ase condensada acuosa ara aBar la temeratura de >ormación de .idrato a una resión dada) anto el glicol como el metanol ueden ser recuerados en la >ase acuosa ara ser regenerados + rein+ectados) #ara rocesos de in+ección continua .asta - /0 ZF5 normalmente los glicoles o>recen unas ventaBas económicas comaradas con la recueración de metanol or destilación) Sin emargo5 a temeraturas criog3nicas or deaBo de - /0 ZF5 el metanol se >avorece or su aBa viscosidad lo Due >acilita su searación del .idrocaruro or gravedad + orDue la viscosidad del glicol se vuelve ecesiva di>icultando la searación e>ectiva) !s de anotar Due normalmente el metanol se in+ecta uro) 'os glicoles usados ara in.iir .idratos son el etilen H!G5 dietilen H&!G + trietilen H!G glicol5 siendo el m=s oular el etilen glicol or su aBo costo5 aBa viscosidad + aBa soluilidad en .idrocaruros líDuidos) !n las Figs) 20-*0 a 20-/1 del G#SA se dan las roiedades >ísicas ara los glicoles m=s comunes + ara meclas glicol agua) !n la Fig) 20-/2 se suministra in>ormación ara glicoles uros + metanol) #ara Due la in.iición sea e>ectiva5 el in.iidor dee estar resente en el unto eacto en el cual el gas .Mmedo es en>riado a su temeratura de .idrato) #or eBemlo5 en lantas de re>rigeración5 glicol se in+ecta en >orma de rocío a la entrada del lado de los tuos del intercamiador gas - gas5 + cuando el agua condensa5 el in.iidor est= resente ara meclarse con ella + revenir la >ormación de .idratos) 'a in+ección dee ser de >orma tal Due ermita una uena distriución a trav3s de cada tuo o lacas5 en intercamiadores de calor oerando or deaBo de la temeratura de .idrato del gas) Soluciones glicol - agua e .idrocaruros líDuidos5 ueden >ormar una emulsión cuando se agitan o cuando se eanden de alta a aBa resión como en una v=lvula de eansión ) #ara conseguir una comleta recueración del glicol diluido ara osterior regeneración + rein+ección5 dee .acerse un diseEo cuidadoso del searador)
PROCESOS DEL GAS AABL
!l regenerador en un sistema de in+ección de glicol dee oerarse ara roducir una solución de glicol regenerado5 cu+o unto de congelación est3 or deaBo de la mínima temeratura encontrada en el sistema) (na concentración tíica est= entre 7 + 80J en eso) !n la Fig) 20-// se muestra el unto de congelación ara soluciones glicol agua a varias concentraciones) 'a concentración mínima de in.iidor en la >ase de agua lire se uede estimar con la ecuación de ?ammersc.midt: * =
2335 ' 1 PM 1 (1 − ' 1 )
c' 34
Ja c' 34 no de!e usarse para concentraciones por encima de 20 25 = peso para metano# " 60 70 = peso para g#ico#es' ara concentraciones de metano# %asta 50 = peso #a ecuación de Mie#senXucY#in o$rece meGor precisión: d 12'6 #n(S 2)
c' 35
# tDrmino AS 2A es en $racción mo#, no en peso por #o tanto con #a ig' 2045 se %ace #a con@ersión de porcentaGe en peso de metano1 a $racción mo# de agua' ara concentraciones $ina#es de E ma"ores de 50 = peso " de metano# superiores a 75 = peso, se uti#iza e# mDtodo de ?addo et a#',
Jn (S2 * Z 2) 2063 * (1-U T 1-Uo)
donde,
Z
ep(1Si2 2Si3)
2
c' 36
c' 37
ara eti#en g#ico#: 1 83'712 0'11843 * U 1111'64-U 2 478'42 16'65*U 12 4132'20-U
ara metano#: 1 62'88 2142'3-U1-2 17738'77-U 2 11'6 4084'47-U1-2 33883'03-U
PROCESOS DEL GAS AABL
# procedimiento es como sigue: 1'
eterminar Uo usando un mDtodo para ca#cu#ar temperatura de %idrato sin in%i!idor'
2'
a#cu#ar Z 2 a Uo con c' 37 para Si dado (S2 1 T Si)'
3'
Ceso#@er #a c' 36 para encontrar U'
4'
a#cu#ar Z 2 a U con c' 37'
5' Cepetir desde e# paso 3 %asta
m 4
=
' R * m H 2O ' ,
− ' R
c' 38
Ja cantidad de in%i!idor a ser in"ectada de!e considerar no so#o #a re
PROCESOS DEL GAS AABL
Ja so#u!i#idad de# E en #a $ase #&
+,- %&'>
PROCESOS DEL GAS AABL
uente: VEF (Eas rocessors upp#iers u pp#iers Fssociation)W Fssociation)W
+,- %&';
PROCESOS DEL GAS AABL
uente: VEF (Eas rocessors upp#iers u pp#iers Fssociation)W Fssociation)W
PROCESOS DEL GAS
AABL
+,- %&'
uente: VEF (Eas rocessors upp#iers Fssociation)W
PROCESOS DEL GAS
AABL
m 4 e c' 38,
=
' R * m H 2O ' ,
− ' R
m 4
=
0'443 * 4,350 0'8 − 0,443
= 5,38 #!-d
(Ra#or ca#cu#ado con "s"s, m I 5,237 #!-d)
ara e# ti#en g#ico# #as pDrdidas por @aporización " en #a $ase #&
4. Proceso /e /es5idratación .on ,licol uando #a in%i!ición de %idratos no es $acti!#e o pr;ctica, se usa e# proceso de des%idratación
PROCESOS DEL GAS
AABL
or e# $ondo de #a a!sor!edora sa#e una mezc#a agua g#ico# rico
+i0- %&)6 /ia0rama de fluFo de proceso *nidad de des5idratación con 0licol
PROCESOS DEL GAS
AABL
7-'Separador /e Entrada Kna !uena pr;ctica es insta#ar un separador para e# gas de entrada, aun si #a unidad de des%idratación est; cerca a# separador de producción' e !usca poder separar cantidades grandes de agua $resca o sa#ada, %idrocar!uros,
7-) Absorbedora
PROCESOS DEL GAS
AABL
s una @asiGa
7-% :ambor +las5 n este tam!or #a ma"or parte de# gas natura# disue#to se separa de #a so#ución de g#ico# rico " se en@&a a gas com!usti!#e' Ja presión de operación de!e ser #o su$icientemente !aGa para promo@er #a separación de# gas, pero a #a @ez #o su$icientemente a#ta para
7-7 Ge0eneradora $ /espoFadora /e A0ua Ja despoGadora contiene una sección de serpent&n en #a cima de #a co#umna, a tra@Ds de #a cua# $#u"e g#ico# rico para en$riar #os @apores
7-< Ge5er3idor # Ce%er@idor tiene
7-= Bomba /e ,licol sta !om!a circu#a e# g#ico# a tra@Ds de #os e
SS:E"A /E :$GGES ,E"E#AS & PG$.ES$ /E /ESH/GA:A.N .$N /ESE.AN:E S#/$
PROCESOS DEL GAS
AABL
Fuente: “GPSA (Eas rocessors upp#iers Fssociation)W
PROCESOS DEL GAS AABL
+, %&%) Platos perforados
+,- %&%% Empaques o lec5os
PROCESOS DEL GAS AABL
PROCESOS DEL GAS AABL
TEMA ENDULAMIENTO DEL GAS NATURAL 1. Introducción 'os contaminantes m=s indeseales Due se encuentran en el gas natural son el %2 + los comuestos sul>urosos como el sul>uro de .idrógeno H?2S5 los mercatanos H$S?5 el sul>uro de caronilo H%S5 los disul>uros H$SS$5 etc) 'as eseci>icaciones de transorte indican / mv5 o ien B82( granos H1BB sc/ ) Hun gramo es igual a 15/*2/ granos !l %2 generalmente est= comrendido dentro del orcentaBe de gases inertes Bunto con el nitrógeno5 ermitido entre un 2 a * J en total) !n algunos casos5 cuando .a+ rocesos criog3nicos Due siguen al endulamiento5 la remoción del %2 dee llegar a 100 mv)- ?a+ m=s de *0 rocesos desarrollados ara Duitar los gases =cidos) &e acuerdo a los m3todos + roductos utiliados5 estos rocesos ueden clasi>icarse del siguiente modo: 1) #rocesos en tandas5 o ac.es5 como or eBemlo la esonBa de .ierro5 o .emsac.ec45 + la soda c=ustica) omo no es osile recuerar el reactante5 su uso se limita a Duitar eDueEas cantidades de sul>uros5 +a sea en eDueEos caudales o eDueEas concentraciones de sul>uro de .idrógeno) 2) Soluciones acuosas de aminas5 como la monoetanolamina5 dietanolamina5 diglicolamina5 metildietanolamina5 Amine Guard5 (carsol5 Flesor + otras) omo estas soluciones ueden regenerarse ueden ser usadas ara Duitar grandes cantidades de sul>uros5 + tami3n %2 cuando es necesario) *) Soluciones mitas Hmeclas de una amina5 un solvente >ísico + agua5 como los rocesos Sul>inol5 (carsol5 Flesor + %tisol) #ueden tratar grandes cargas de gas =cido) /) Solventes >ísicos5 como Seleol5 $ectisol5 #urisol5 Fluor Solvent) #ueden regenerarse sin calor + secar5 simult=neamente el gas) Se usan ma+ormente ara remover el grueso del %2 generalmente en las lata>ormas) ) Soluciones de caronato de otasio caliente5 como los rocesos ?ot #ot5 atacar5 ,en>ield + Gianmarco-etroco4e) Son solventes Duímicos arecidos a los solventes >ísicos) 6) %idación directa o trans>ormación en au>re5 como los rocesos Stret>ord5 Sul>ero 'o at) etc) !stos rocesos eliminan las emisiones de ?2S) 7) Adsorción5 como los tamices moleculares de &avison .emical5 'inde o Ceoc.em) Se usa a aBas concentraciones de =cidos5 + simult=neamente se uede secar el gas)
PROCESOS DEL GAS AABL
8) "emranas5 como las roducidas or "onsanto5 Grace5 &u#ont5 +nara H&o< .emical5 Air #roducts5 International #ermeation5 AI$5 etc) Son mu+ aroiadas ara searaciones a granel de %25 esecialmente cuando la concentración en el gas es mu+ alta) 'os rocesos m=s comunes son los de ac.es + el uso de aminas) #or deaBo de 20 lirasdía5 los rocesos en ac.es son m=s económicos5 + sore las 100 lirasdía5 se re>iere las soluciones de aminas) ontenido de Au>re5 en 'día O 1)*/ H""sc>d Hgr ?2S 100 sc>
2. ROC'O 'N "%C<'8 T%ND% 'as condiciones del material Due ueda asorer gases =cidos son5 b Due no sea caro5 b Due tenga una alta caacidad ara asorer ?2S5 b Due no sea eligroso5 b + cu+os residuos uedan ser desec.ados sin rolemas amientales) 'os rocesos m=s conocidos son .emsa-.ec45 soda c=ustica5 + or suuesto5 el m=s conocido5 el de esonBa de .ierro) 2.1 ,entaas: 1) $emoción comleta de concentraciones de ?2S de aBas a medianas5 sin consumo del reactante or arte del %25 eceto ara la soda c=ustica) 2) Inversión de caital relativamente aBa comarado con rocesos regenerativos) *) 'a a>inidad or los gases Due contienen sul>uros es altamente indeendiente de la resión de oeración5 lo cual da una gran versatilidad) /) 'a remoción de mercatanos de esos moleculares m=s aBos es adecuada5 en general) 2.2 Des&entaas@ 1) #ara una oeración ininterrumida se reDuiere dos o m=s torres contactoras5 de modo Due cuando una est= traaBando5 se est= recargando a la otra5 lo cual encarece el ro+ecto) 2) 'a resencia de líDuidos5 +a sea or ore searación5 o condensación en la torre or camios de temeratura5 arruina las astillas de la esonBa de .ierro + roduce esuma) *) #ueden >ormarse .idratos a resiones m=s altas5 o temeraturas m=s aBas) 'spona de #ierro: !s el roceso m=s antiguo + m=s amliamente usado) onsiste en torres cu+os lec.os est=n >ormados or astillas o virutas de madera5 imregnadas con óido >3rrico .idratado HFe2%*5 + caronato de sodio ara controlar el ?) !stas astillas se cargan or el toe5 a trav3s de la entrada de .omre + se van colocando sore una laca de soorte er>orada5 de una manera cuidadosa) !l gas a ser tratado entra or el toe del reciiente + es direccionado mediante un distriuidor de entrada) A medida Due va asando or el lec.o5 va reaccionando con las astillas5 + deBa el roceso de endulado or el >ondo del reciiente5 ver Figura 2) 'as reacciones del roceso >orman sul>uro >3rrico + merc=tidos >3rricos: Fe2%* V * ?2S O Fe2S* V * ?2% Fe2%* V 6 $S? O 2 FeH$S* V * ?2%
PROCESOS DEL GAS AABL
!l >luBo del gas es desde arria .acia aaBo5 ara evitar canaliaciones5 + ara a+udar al >luBo descendente de cualDuier condensado Due se roduBese) "uc.os reciientes tienen toeras regadoras de agua sore los lec.os) !l soorte del lec.o son varias camadas de crias de malla de alamre5 sore un enreBado estructural) !sto sirve como un >iltro Due suBeta las astillas ara Due no sean acarreadas or el gas) !n el >ondo se coloca algMn soorte adicional) !l reciiente tiene ocas de .omre e el toe + en el >ondo5 ara carga + descarga del material) 'a limiea del lec.o uede .acerse con una manguera + agua a alta resión) adenas de acero colocadas en el toe + en los costados del reciiente5 o enrolladas en el lec.o a+udan a desaloBar la esonBa consumida) 'as reacciones de regeneración son las siguientes: Fe2S* V * % O Fe2%* V * S 2 FeH$S* V * % O Fe2%* V * $S:S$ #ara la regeneración continua se aEade una eDueEa cantidad de aire o de oígeno a la corriente de gas =cido de entrada5 ara oidar el Fe2S* + convertirlo en Fe2%* tan ronto como el ?2S .a+a sido asorido) 'a regeneración eriódica imlica aradas de la torre5 desresuriación5 + circulación del gas remanente con aEadidos crecientes de oígeno) Amos m3todos son eligrosos deido al calor desrendido or las reacciones de oidación H8)000 ,tul mol de sul>uro) !s di>ícil in+ectar las cantidades deidas de aire5 +a Due los eDuios de in+ección son caros) Se roduce corrosión deido al oígeno5 esecialmente en resencia de %2 + el lec.o se torna una torta5 o masa solidi>icada5 deido al derretimiento + solidi>icación del au>re) Se uede usar eróido de .idrógeno H?2%2 ara regenerar las esonBas gastas5 ero el maneBo de este oidante es di>ícil + mu+ eigente en cuanto a la limiea5 adem=s de ser m=s costoso) Sin emargo su uso se Busti>ica orDue uede etender la vida de la camada de tres a cinco veces m=s5 + reduce la tendencia a Duemarse + >ormar tortas) Adem=s reduce el tiemo de arada5 or lo Due se uede traaBar con una sola torre)
3. rocesos de l6>uidos ! lec#adas. Aun cuando .a+ muc.os roductos Duímicos desarrollados ara endular los gases =cidos5 muc.os de ellos tienen severas limitaciones de uso or regulaciones de la !#A) HAgencia de #rotección Amiental Algunos como las lec.adas de óido de .ierro5 e.ien un comortamiento err=tico5 o rovocan rolemas colaterales5 esecialmente corrosión) !sto Mltimo .a odido suerarse en arte mediante recurimientos internos de los reciientes de contacto5 con resinas >enólicas o eóicas) 'os rocesos con roductos Duímicos son m=s costosos Due usar esonBa de .ierro5 ero se comensa un oco con la >acilidad + el menor costo con el cual uede ser limiada + recargada la torre de contacto) Sin emargo .a+ otras limitaciones: 'os líDuidos se congelan5 + >orman esumas5 de modo Due dee aEadirse anticongelantes5 antiesumantes5 etc) Finalmente Dueda el rolema de la disosición de los residuos Duímicos) .emsuente controlada de iones de inc Due reaccionan instant=neamente con los
PROCESOS DEL GAS AABL
iones del isul>uro + el sul>uro Due se >orma cuando el sul>uro de .idrógeno se disuelve en agua) !l óido de inc vuelve a rellenar el acetato de inc) 'a resencia de %2 en el gas natural no es un rolema +a Due el ? de esta lec.ada es lo su>icientemente aBa como ara revenir asorción signi>icativa de %25 aun cuando la relación de %2 a ?2S sea mu+ alta) !n la Figura * uede verse una torre de .ems
$. Torre de contacto t6pica para l6>uidos ! lec#adas ) !s un reciiente cilíndrico5 con caeales elíticos5 eDuiado con toeras de entrada + salida de gases5 un alimentador de lec.adas + toeras de sore>luBo5 un drenaBe5 una entrada de .omre5 un eliminador de niela + un distriuidor de gas) !l gas agrio entra or el >ondo + sue al lato distriuidor desde donde se lo disersa meclado) !l gas endulado >lu+e a trav3s del eliminador de niela + sale or el toe) !l uruBeo del gas dentro de la lec.ada resulta en una eansión de la lec.ada igual al volumen de las uruBas Due se elevan en un determinado tiemo) &e allí Due .a+ un valor din=mico + otro est=tico ara la ro>undidad de la lec.ada) 'a altura del reciiente dee ser su>iciente ara mantener un esacio de desrendimiento adecuado5 es decir5 entre el toe de la lec.ada eandida + el eliminador de niela) 'os reDuerimientos Duímicos5 determinados or la vida Mtil de la camada Due se desea entre cargas sucesivas5 son Duienes dictan la altura de la columna) 'a vida Mtil normal est= entre *0 a 90 días) !l di=metro es >unción del caudal de gas real a condiciones de oeración) Se necesita una velocidad suer>icial mínima del gas Hcaudal real dividido or el =rea transversal ara roveer la agitación Due mantenga meclada la lec.ada) Si esta velocidad es mu+ alta5 la eansión ser= mu+ grande + la lec.ada ser= acarreada or el gas de salida 1. OTRO ROC'O D' 'NDU%)I'NTO. !isten otros rocesos regenerativos Hadem=s de los de alcanolaminas + soluciones mitas5 adsorción + memranas) 'as roiedades Mnicas de los solventes + de las memranas o>recen ventaBas sustanciales5 a menudo ara situaciones eseciales con reDuerimientos esecí>icos HeB) o>>s.ore) Se los uede clasi>icar en: 1) Solventes >ísicos como el Seleol5 $ectisol5 #urisol + Solvente FlMor 2) Soluciones de caronato de otasio caliente como or eBemlo5 ?ot #ot5 atacar5 ,en>ield + Gianmarco- etroco4e) *) %idación directa a au>re5 como los rocesos laus5 Stret>ord5 Sul>ero5 'o-at5 Instituto Franc3s de #etróleo5 etc) /) Adsorción eB: tamices moleculares ) "emranas !B: AI$5 Seare5 +rano H&o<5 Grace "emranes Internacional #ermeation5 + "onsanto) ,entaas 1) !l tamaEo del eDuio + los costos son m=s reducidos5 en general)
PROCESOS DEL GAS AABL
2) argas de gas =cido mu+ altas5 eBemlo 10-12 sc>gal a altas resiones arciales del gas =cido5 + tasas de circulación reducidas5 como en los solventes >ísicos) *) $egeneración sin calor5 como en los solventes >ísicos5 o sin regeneración5 como en las memranas) /) Intercamio de calor + reDuerimientos de calor reducidos5 como en las soluciones de caronato de otasio) ) !liminación de emisiones de ?2S5 como en los rocesos de oidación directa) 6) ?ailidad ara rocesar corrientes de gas con contenidos mu+ elevados de %2 Hor encima de 0J5 de >orma económica5 como las memranas) 7) Sin artes moviles5 como los tamices moleculares5 o sólo con comresión5 como en las memranas) 8) &es.idratación simult=nea del gas5 como en los solventes >ísicos + tamices moleculares Des&entaas 1) 'os diseEos de rocesos m=s comleBos a menudo se limitan a una alicación esecí>ica) ostos de ingeniería m=s altos) 2) Algunos solventes >ísicos asoren cantidades signi>icativas de .idrocaruros m=s esados5 los cuales se ierden5 a veces) *) Algunos solventes >ísicos son caros + mu+ corrosivos a los elastómeros usados como asientos + sellos en las v=lvulas e instrumentos) /) Algunos rocesos tienen agos de licencias o atentes5 como S!leol5 $ectisol5 #urisol5 Fluor Solvent5 atacar5 ,en>ield5 Stret>ord + 'o-At) ) 'os searadores de memranas son caros) Solventes Físicos Son líDuidos org=nicos Due asoren %2 + ?2S a altas resiones + temeraturas amientes o m=s aBas) 'a regeneración se .ace or vaoriación a resión atmos>3rica5 + a veces con vacíoL generalmente no se usa calor) 'os diagramas de >luBo =sicos son similares a los rocesos con alcanolaminas) !l solvente >ísico dee ser de aBa viscosidad HaBo derretimiento5 Duímicamente estale5 no tóico5 no corrosivo5 selectivo ara el gas contaminante5 + estar disonile) !l gas sacado es roorcional a la resión arcial del gas =cido5 o sea5 se alica la le+ de ?enr+)
eleAol !ste m3todo >ue desarrollado or la Allied .emical oman+5 + su uso rimario es ara corrientes de gas natural) No se lo usa ara gases sint3ticos) Se lo usa en muc.as instalaciones ara remoción en masa de %2 + a.ora Mltimo ara remoción simult=nea del ?2S) !s una mecla de dimetil 3teres de glicoles de olietileno5 generalmente desde el trimero .asta el .e=mero) !s no tóico5 alto unto de eullición5 uede usarse en eDuios de acero al carono5 + es un ecelente solvente ara gases =cidos5 otros gases sul>urosos5 .idrocaruros esados + arom=ticos) !l gas de entrada se mecla con el solvente rico de la torre de contacto5 se lo en>ría + se lo seara antes de entrar al contactor) Siguiendo al searador .a+ cuatro >las.es: un rimer >las. a alta resión5 necesario ara recuerar el metano co-asorido) !l segundo es un >las. a resión intermedia5 donde el %2 es lierado a resión elevada) !l tercero es un >las. a resión atmos>3rica + el cuarto5 al vacío) !l >las. intermedio suelta el %2 a resión elevada5 desde la cual uede ser eandido ara Due ceda oder de re>rigeración5 o desde
PROCESOS DEL GAS AABL
la cual uede ser recomrimido ara in+ección en el reservorio) !l >las. atmos>3rico sirve ara reducir la carga del >las. al vacío) on asorción a 1000 sia + un >las.eo al vacío de sia5 el nivel de %2 en el roducto >inal es de 1 J5 un contenido mu+ aroiado ara la ma+oría de los rocesos de uri>icación del gas natural) Niveles m=s altos5 como 25* o J se otienen or >las.eo a resiones ma+ores) A resión atmos>3rica el nivel de %2 es de alrededor de *) J) !l Duitar + eandir el %2 simult=neamente roduce un en>riamiento signi>icante) (n *0 J de %2 en el gas de alimentación a 1000 sia generalmente suministra su>iciente en>riamiento ara reaBar el calor del omeo + del aatimiento de resión5 comresión5 la radiación solar + las di>erencias de temeratura entre la alimentación + el roducto de salida) Se necesita re>rigeración si una cantidad considerale de %2 no se >las.ea5 orDue se la in+ecta de nuevo en un reservorio) Note Due el Seleol tami3n asore los .idrocaruros m=s esados) #ara corrientes de gas rico se reviene Due tenga lugar esta etracción meclando con agua ara >ormar una >ase de .idrocaruros) 'uego esta agua dee ser Duitada5 lo cual reDuiere calor) Rectisol !ste roceso .a sido desarrollado or las comaEías alemanas 'urgi + 'inde) !l solvente en este roceso es "etanol5 cu+a alta volatilidad reDuiere Due la torre de contacto est3 a mu+ aBas temeraturas5 or eBemlo de 0 a 70 F) !sto limita su alicailidad a corrientes de gas natural mu+ livianas) Se lo usa ma+ormente ara tratar gases de síntesis en !uroa5 + el rango de alicación est= entre *0 a 100 F) !isten rocesos adicionales inclu+en recuerar .idrocaruros de las corrientes de ?2S + %2
urisol !l solvente 'urgi #urisol es un n-metil-2-irrolidona5 tami3n conocido como N"# o "#+rol) !s un solvente ecelente ara ?2S5 %25 ?2%5 $S?5 .idrocaruros + desgraciada mente muc.os elastómeros) ami3n es mu+ selectivo .acia el ?2S) al como el $ectisol5 se lo usa ara tratar gases sint3ticos en !uroa) ol&ente +luor !ste roceso usa caronato de roileno ara Duitar ?2S5 %25 %S + $S? del gas natural) No es selectivo .acia el ?2S) odos los tios de comuestos de au>re ueden reducirse a / m o menos) Adem=s uede Duitar agua de las corrientes de gas natural) !s decir5 en un solo aso es osile acondicionar + des.idratar el gas a eseci>icaciones de gasoducto) Sin emargo el uso rincial .a sido como una alternativa al Seleol ara remoción en masa de %25 no siendo usado ara tratar menos Due un * J de %2) !l caronato de roileno tiene muc.as ventaBas Due lo .acen aroiado como solvente ara gases =cidos: 1) ,aBo calor de solución ara el %2 2) No es corrosivo .acia metales comunes *) ,aBa resión de vaor a temeraturas de oeración /) ,aBa viscosidad ) Alto grado de soluilidad ara %2 + otros gases
PROCESOS DEL GAS AABL
6) Químicamente no reactivo .acia todos los comonentes del gas natural 7) ,aBa soluilidad ara .idrocaruros livianos H15 2 !sas características disminu+en los reDuerimientos de omeo + de calor5 disminu+en los rolemas de corrosión + no .a+ grandes 3rdidas de solvente en la oeración H menos de 1 l ""sc>) Sin emargo el sistema reDuiere diseEos eseciales5 como asoredores m=s grandes5 + tasas de circulación m=s altas ara otener la calidad de las eseci>icaciones de gasoducto5 or lo Due generalmente no es económicamente tan alicale) (n diagrama de >luBo tíico con regeneración5 consiste en dos etaas de >las.eo) !l rimer gas de >las.eo contiene la ma+or arte de los .idrocaruros + es comrimido + reciclado) !l segundo >las. conduce la turina de eansión) 'as meBores alicaciones son ara gases livianos con una resión arcial or encima de 60 si) emeraturas del solvente or deaBo de la amiente reducen la tasa de circulación + el tamaEo del eDuio) Si se eande el %2 >las.eado se uede conseguir la necesaria re>rigeración) Soluciones de aronato de #otasio caliente !n los aEos cincuenta >ue desarrollado el roceso original ?ot #ot or el ,ureau o> "ines de ()S) 'as meBoras continuaron como ser5 uso de cataliadores ara aumentar las tasas de reacción5 in.iidores de corrosión5 etc5 todo lo cual resultó en rocesos atentados Hatacar + ,en>ield) Sin emargo la ma+oría de las alicaciones son ara gases sint3ticos m=s ien Due ara gas natural) arios rocesos Duedaron en el asado5 + muc.os est=n en revisión or consideraciones amientales deido a las nuevas le+es en vigor5 muc.o m=s restrictivas Due antes) #or eBemlo5 el roceso Gianmarco- etroco4e5 usado amliamente en !uroa5 tiene rolemas amientales deido a los cataliadores de ars3nico) 'os rocesos de caronato de otasio usan soluciones inorg=nicas acuosas Due contienen 2 a * J en eso de ;2%*) 'a asorción es Duímica5 + no >ísica) 'a solución atacar contiene oratos met=licos5 =lcalis + un in.iidor de corrosión) !l roceso ,en>ield tiene un aditivo Due es un óido de vanadio) Amos roducen cargas de gas =cido m=s grandes5 tasas de circulación m=s aBas5 eDuios m=s eDueEos + menor mantenimiento) 'os rasgos m=s salientes de estos rocesos son: 1) 'as reacciones Duímicas son esecí>icas ara el %2 + el ?2S + a la temeratura de contacto la soluilidad de los otros gases es desreciale) 2) 'os calores de reacción Due asoren %2 + ?2S son alrededor de la mitad de lo Due se necesita ara alcanolaminas5 reduciendo los reDuerimientos de calor comarativamente 0)6 a 0)8 l de vaor or galón de solución circulada) *) 'a remoción comleta del ?2S reDuiere la resencia del %2) !l %S + el S2 se sacan or .idrólisis as=ndolos a ?2S + %2) 'os mercatanos son di>íciles ara sacar /) 'as recueraciones de gas =cido de / a 8 sc>gal son alcanales) No se uede otener cargas m=s altas orDue la asorción en este caso es Duímica5 lo cual es m=s limitado)
(.1rocesos de con&ersión directa@ onsideraremos sólo los rocesos usados ara Duitar ?2S del gas natural) !sto elimina lo Due se llama la limiea del gas de cola5 donde dos moles de ?2S se los .acen reaccionar con un mol de S%2)
PROCESOS DEL GAS AABL
!l esDuema =sico usa reacciones de óido-reducción) !l ?2S es asorido en una solución alcalina Due contiene transortadores de oígeno5 + es convertido a au>re elemental) 'a solución se regenera or aire la cual tami3n actMa como agente de >lotación ara el au>re >ormado) !l arro de au>re .a sido siemre el talón de ADuiles de estos rocesos) 'a recolección + remoción del au>re es di>ícil5 + el taonamiento de las líneas es la causa comMn de las aradas de lanta) !l roceso Stret>ord5 atentado or la ,ritis. Gas ororation5 .a sido amliamente usado) 'a solución asorente es una solución diluída de Na2%*5 Na%* + =cido disul>ónico antraDuinona HA&A) 'as reacciones se e>ectMan en cuatro asos del roceso5 no son a>ectadas or resión + toleran temeraturas .asta 120 F) 'a solución es no corrosiva) 'a solución oidada se entrega desde un tanDue de omeo al toe de la lanta asoredora5 donde se contacta en contracorriente con el gas) 'a solución reducida >lu+e .acia un tanDue de >las.eo al terminar el recorrido or el contactor) 'os .idrodrocaruros gaseosos Due se .an disuelto en la solución se >las.ean5 + la solución >lu+e .asta la arte in>erior del reciiente de oidación) Allí se la vuelve a oidar con el aso de una corriente de aire5 + se la envía al tanDue de omeo) !l au>re es llevado .asta el toe del oidador or medio de una esuma creada or la aireación de la solución5 + asa a un esesador5 en donde se trata de aumentar el eso del mismo5 + desde a.í se lo envía a rocesos de recueración) !l roceso laus5 usado ara tratar corrientes de gas Due contienen altas concentraciones de ?2S5 es otro de los rocedimientos de conversión directa) 'a Duímica de las unidades involucra oidación arcial del sul>uro de .idrógeno a dióido de au>re5 + au>re elemental) !n la rimera etaa del roceso se convierte el ?2S a S%2 + S5 Duemando la corriente gaseosa =cida en un .orno de reacción) !ste S%2 es la carga ara la siguiente etaa5 la >ase de reacción catalítica) #uede .aer mMltiles etaas ara lograr una meBor conversión del ?2S) 'uego de cada etaa .a+ condensadores ara searar + condensar los vaores de au>re de la corriente rincial) #ueden lograrse e>iciencias de conversión de 9/ a 9J con dos etaas5 + .asta un 97 J con tres etaas) !l gas e>luente se Duema o se envía a otra unidad de tratamiento5 ara tratar el ]gas de cola5 como se le llama5 antes de ser eulsado a la atmós>era) !l roceso IF#5 atentado or el Instituto Franc3s de #etróleo5 consiste en .acer reaccionar ?2S con S%2 ara roducir agua + au>re) 'a reacción total es: 2 ?2S V S%2 2 ?2% V * S 'os gases mencionados se meclan + luego se los contacta con un líDuido catalítico en una torre de relleno) !l au>re elemental se recuera en el >ondo de la torre) #arte de este au>re se Duema ara roducir el S%2 necesario ara sacar el ?2S) 'a variale m=s imortante del roceso es la relación ?2S a S%2 en la alimentación) !sto es controlado or analiadores ara mantener el desemeEo del sistema) !l roceso 'o at usa una solución etremamente diluída5 de 0)1 a 02 J en eso de Duelados org=nicos de .ierro en agua ara convertir el ?2S en agua + en au>re elemental) 'a solución se amortigua con ;?%* >ormado or reacción del %2 de la corriente de gas con el ;%? de la >órmula) 'as unidades de 'o at ueden usarse ara limiea de los gases de cola Due Duedan desu3s de someter al gas natural a otros tratamientos)!l Sul>ero es otro roceso5 Due tami3n est= asato en Duelatos de .ierro) 'as di>icultades con el arrido de .ierro solule inclu+en reciitación del .idróido >3rrico aBo condiciones
PROCESOS DEL GAS AABL
alcalinas) + del sul>uro de .ierro de la solución =cida5 de modo Due el control de ? es crítico) %tro rolema es Due los Duelatos corroen el acero al carón) Se necesita acero inoidale) #or las raones euestas estos rocesos + otros arecidos5 no .an roserado muc.o)
(.2 rocesos de adsorción Se llaman así los rocesos or los cuales las mol3culas de líDuidos o gases Duedan retenidas en la suer>icie de los sólidos) !sta retención uede ser una reacción Duímica5 condensación cailar5 >ueras intermoleculares o una cominación de todas) Su ma+or alicación es en la des.idratación del gas natural5 esecialmente como un rimer aso en la recueración criog3nica de líDuidos del gas natural) 'os tamices moleculares de eolitas son los adsorentes m=s adecuados ara ?2S5 %25 $S?5 etc) Son no tóicas5 no corrosivas + est=n disoniles en tamaEo de oros Due van desde los * a los 10 angstroms) 'os tamaEos eDueEos adsoren ?2S5 ero son mu+ eDueEas ara los mercatanos m=s esados) 'os tamaEos ma+ores se usan ara remoción total de los sul>uros) 'os tamices moleculares adsoren solamente mol3culas olares) !ntre los contaminantes comunes del gas natural el ?2% es la adsorida con ma+or >uera5 seguida or los mercatanos5 el ?2S + el %25 en ese orden) &eido a Due los comonentes con una a>inidad ma+or or la adsorción deslaar=n a los comonentes menos estrec.amente mantenidos5 se uede otener la remoción selectiva de los contaminantes de au>re .asta mu+ aBas concentraciones en el e>luente5 de 0)01 gr 100 sc> (.3 eparación por )emranas 'a searación or memranas es el desarrollo m=s reciente + a esar del receso económico5 su uso sigue aumentando) Su ma+or uso .a sido searación de ?2 a artir del amoníaco5 N?*5 + searación de %2 de los gases de re>inería) 'a searación del gas tiene lugar sore una ase molecular5 or lo Due dee usarse delgadas elículas5 sin oros) 'a ermeación a trav3s de la elícula no es >iltración: es orción en el lado de alta resión5 di>usión a trav3s de la elícula5 + desorción en el lado de aBa resión) 'as memranas consisten en una elícula de olímero ultra delgado sore la suer>icie de un delgado sustrato oroso) &eendiendo del diseEo5 o la cuierta5 o el sustrato controla la tasa de ermeación de la elícula comuesta) ?a+ dos con>iguraciones =sicas: enrolladas en esiral5 como las marcas Seare + Grace5 + las >iras ranuradas5 como las marcas #rism + du#ont ) 'a Figura 1 ilustra la construcción de un searador estilo esiral: consiste en caas sucesivas de canales de >luBo del gas de alimentación5 memrana de searación5 canal de >luBo ermeale5 + memrana de searación enrollada alrededor de un tuo ermeado aialmente) Al aDuete se lo uica dentro de un reciiente a resión cilíndrico ara >ormar un elemento Due es generalmente de /-8 ulgadas de di=metro eterior or / a ies de largo) 'os elementos se cominan en aralelo +o en serie ara >ormar el aDuete searador) #ara estas memranas5 una cuierta de acetato de celulosa densa5 no orosa5 es generalmente la camada activa5 o controladora de la ermeación) ami3n eisten searadores de >iras ranuradas) 'as >iras son cilindros ranurados de menos de unos mm de di=metro eterior5 torneados desde el material de control de
PROCESOS DEL GAS AABL
searación5 generalmente un material olisul>onado cuierto con una caa de elastómero de silicona ara rotección) 'as dimensiones tíicas de la ared son: un sustrato de .asta *00 micrones la camada searadora es solo 00 a 1000 angstroms de 3ste- + uno a dos micrones de recurimiento) !l manoBo de >iras ranuradas Due est= sellado en un etremo5 encaBa dentro de una carcasa de acero) 'a unidad se arece a un intercamiador de tuo + coraa5 'a alimentación + el gas de salida no ermeado est=n en el lado de la coraa + el gas ermeado est= en el lado de los tuos) 'as dimensiones tíicas son / a 8 ulgadas de di=metro + 10 a 20 ies de largo)
(.3.1 Caracter6sticas de las memranas 'as memranas searan gases or la di>erencia en las tasas a las cuales los gases se di>unden a trav3s de la elícula) 'os gases m=s r=idos se recogen en la corriente erneada + los gases m=s lentos en la corriente no ermeada) !isten talas Due muestran las tasas de ermeación ara los dos tios de memranas) uando la di>erencia en los coe>icientes de ermeación es grande5 es osile una uena searación de los gases5 ero cuando la di>erencia es eDueEa5 or eBemlo el ?2S + el ?/5 la searación es di>ícil + cara orDue se necesitan varias etaas) !n cualDuier caso la searación no es comleta: el gas ermeado contiene algo del gas residual5 + viceversa) (n gas dulce corresonde a / m de ?2S5 un resultado no r=ctico considerando los coe>icientes de los dos gases) !l gas seco H7 l ?2% ""sc> corresonde a 1/7 m) !sto se uede lograr ero el ?/ erdido con el agua es demasiado valioso) 'a recueración involucra en>riar ara condensar la ma+or arte de agua5 comresión a la resión de alimentación5 + recirculación) Generalmente esto es demasiado eDuiamiento ara cometir económicamente con la des.idratación or glicol) 'a searación del %2 es muc.o m=s r=ctica) !l gas residual uede contener 2 a * J de %25 + el ?/ en el %2 generalmente no es un rolema)
%.
UO D' %)IN%
"uc.os rocesos continuos de endulamiento del gas usan soluciones acuosas de alcanolaminas como la monoetanolamina5 dietanolamina5 diglicolamina5 metildietanolamina5 o soluciones miAtas como Amine Guard5 (carsol5 Flesor + otras) A las soluciones mitas se les aEade un solvente >ísico ara meBorar el desemeEo de la amina en situaciones eseciales5 como ser5 cuando .a+ una nueva eseci>icación ara el gas de salida5 m=s aBa5 o una nueva corriente de entrada con altas concentraciones de gas =cido5 o ma+or roorción de mercatanos en donde la alcanolamina sola no es lo m=s aroiado5 etc) 'a &entaa de estos rocesos es Due la solución Due .ace el tratamiento uede ser regenerada + recirculada5 or lo Due uede usarse ara Duitar grandes cantidades de sul>uros5 + tami3n %2 cuando es necesario) ?a+ varias otras ventaBas5 entre ellas: a) $emoción comleta de gases =cidos desde concentraciones medias a altas5 aMn a caudales de gas altos5 con consumos desreciales del reactante) ) ostos oerativos relativamente aBos or lira de sul>uro removido5 comarado con los rocesos en tandas)
PROCESOS DEL GAS AABL
c) 'a comosición de la solución uede reararse de acuerdo a la comosición del gas =cido) d) Grandes cantidades de comuestos de sul>uros org=nicos tami3n ueden ser Duitados cuando se aEade un solvente >ísico a la solución de amina 'as desventaBas son: 1) Alta inversión de caital5 comarada con los rocesos ac.es 2) 'os costos de oeración + mantenimiento son signi>icativos *) Algunos de los rocesos como el Sul>inol5 o el Fleosor5 reDuieren licencia o ago de atentes)
Reacciones >u6micas: 1) Ioniación e .idrólisis del ?2s + del %2 2) Formación de rotones de aminas *) $eacciones con ?2S /) $eacciones con %2 ) %tros gases sul>urados: 'as ases de amina son mu+ d3iles ara >ormar merc=tidos5 + el %S no .idrolia a temeraturas amientes) &e modo Due ara realiar la remoción de los $?S5 %S + $SS$5 se lo .ace or asorción a alta resión5 mientras Due la regeneración del solvente se realia or desorción a aBa resión + alta temeratura) Se aEade un solvente >ísico cuando la a>inidad or los gases sul>urosos es insu>iciente) 0.1 Descripción de las aminas@ )onoetanolamina8 )'%: Fue la rimera amina usada ara estos rocesos) Se la emlea a menudo cuando la resión arcial del gas =cido es aBa5 es decir5 ara aBas resiones + o aBas concentraciones del gas =cido) 'a "!A es una amina rimaria5 la de eso molecular m=s aBo) #or consiguiente es la m=s reactiva5 corrosiva + vol=til) #or eso se la usa en soluciones relativamente diluídas5 tiene las 3rdidas or evaoración m=s altas5 reDuiere m=s calor ara su regeneración + tiene el recoro de .idrocaruros m=s aBo) 'as aminas rimarias >orman ligaduras m=s >uertes con los aniones de gas =cido5 Due las aminas secundarias + terciarias) !s or ello Due el roceso de regeneración5 Due imlica la descomosición de las sales >ormadas durante la asorción de los gases5 es m=s di>ícil) #ara aumentar la regeneración se usa generalmente un recuerador Due oera a temeraturas m=s elevadas Due el re.ervidor) Dietanolamina8 D'%8 es el solvente endulante m=s amliamente usado) Si se lo comara con la "!A5 tiene calores de reacción m=s aBos con el ?2S + con el %25 es menos corrosivo + uede usarse en concentraciones m=s altas con cargas m=s grandes de gases =cidos) !sto se traduce en una tasa de circulación reducida5 Due signi>ica costos de caital + oeración menores) 'a &!A tami3n es mu+ resistente a la degradación roducida or los $S? + %S) Su ma+or desventaBa es la incaacidad de desrenderse del %25 + el recio5 Due en algunos casos es aventaBado or nuevos rocesos) ?a+ una adatación al roceso5 llamada SN#A5 desarrollada or la !l>-ADuitaine5 Due logra cargas de gas =cido muc.o m=s altas5 algo de 057 moles de gasmol de &!A5 sin corrosión ecesiva) #ero necesita altas resiones
PROCESOS DEL GAS AABL
arciales del gas =cido de entrada5 alrededor de / atmós>eras5 or lo Due no se uede alicar en todos los casos)
Disopropanolamina8 DI%) !l roceso A&I# licenciado or S.ell usa >recuentemente este tio de amina) 'os reDuerimientos de vaor de agua son aBos5 aBas tasas de corrosión5 + es aroiado ara gases Due contengan %S) Se lo usa ara sacar el ?2S + el %S del gas licuado '#G) Sin emargo la degradación irreversile roducida or el %2 + el %S es ma+or Due ara la "!A5 &!A o &GA5 lo cual signi>ica menor cantidad de solución Due uede ser regenerada en el roceso) Diglicolamina8 DG%. !s una amina rimaria con igual eso molecular Due la &!A) !s mu+ aroiada ara climas >ríos5 or cuanto las soluciones congelan astante m=s aaBo Due el unto de congelamiento de soluciones de &!A + de "!A) (na solución al 6J de &GA congela a /0 F) (na solución de "!A al 20J congela a 1 F5 + una solución de &!A al *0J congela a 20 F) !s arecido a la "!A5 aroiado ara tratar corrientes gaseosas con aBas resiones arciales de los gases =cidos) + necesita de un recuerador ara comletar la regeneración) Asimismo resenta una gran a>inidad or comuestos sul>urosos org=nicos) )etildietanolamina8 )D'%) 'as aminas terciarias tienen una selectividad or el ?2S sore el %2 cuando las corrientes de gas contienen amos gases =cidos) !sta roiedad selectiva es ien arovec.ada ara graduar el contenido de ?2S en el gas de alimentación de las lantas de au>re5 o ien ara Duitar el ?2S del %25 cuando se va a usar este Mltimo en ro+ectos de in+ección) Adem=s necesitan la menor cantidad de calor ara regenerarse5 orDue ueden usarse al 0J con cargas de gas =cido de 0)/ molmol5 tienen los m=s aBos calores de reacción con ?2S + %25 + el calor esecí>ico m=s aBo) 'as 3rdidas de solvente son mu+ aBas + el unto de congelamiento es de unos 2 F) 'a "&!A tami3n >orma arte de muc.as >ormulaciones de solventes eseciales) ol&entes especiales@ Se .a desarrollado una gran >amilia de roductos en los Mltimos aEos5 todos ellos asados en las alcanolaminas) Son meclas de solventes con in.iidores de corrosión Due ermiten aumentar las concentraciones5 .asta un *0 J ara la "!A + un 0 J ara la &!A5 reduciendo así la tasa de circulación de las aminas + el calor reDuerido ara la regeneración en >orma sustancial) 'os solventes GasSec5 de &o< .emicals + el (carsol5 de (nion aride5 son los roductos Due se .an osicionado meBor en el mercado este Mltimo tiemo) Son solventes asados en "&!A5 Bunto con otras aminas5 alandadores5 romotores5 in.iidores de corrosión5 + antiesumantes) 'os solventes Flesor5 desarrollados or la !on5 usan la resencia de un gruo grande róimo al =tomo de nitrógeno5 + la asicidad ara controlar la reacción %2amina) ?a+ roductos Flesor ara eliminación selectiva del ?2S + remoción total de %2) oluciones miAtas: !l Sul>inol 5 desarrollado or S.ell >ue el rimero de estos rocesos) 'a solución usa un solvente >ísico5 el sul>olano en este caso5 + +a sea &I#A o "&!A como la amina) Adem=s de asorer comuestos au>rados org=nicos5 la caacidad del Sul>inol ara
PROCESOS DEL GAS AABL
los gases =cidos aumenta con la resión arcial de los mismos) !ste roducto es aroiado ara corrientes gaseosas con altos contenidos de gas =cido) omo la ma+oría de los solventes >ísicos5 el ul/inol tiene una signi>icativa a>inidad or los .idrocaruros5 esecialmente los arom=ticos) !ntonces conviene instalar >acilidades de retratamiento adelante del gas =cido5 si va a usarse ara una lanta de recueración de au>re) Si se usa "&!A la solución uede Duitar selectivamente el ?2s + deBar .asta el 0J del %2 originalmente en el gas) ?a+ varios otros solventes desarrollados Mltimamente5 ero como son atentados5 cuestan m=s Due las alcanolaminas)
0.2Tasa de /luo de la amina: Seleccionar la solución de endul*amiento apropiada 5 las concentraciones de amina + el solvente >ísico) #or eBemlo5 "!A o &GA ara gas a aBa resión) &!A ara la ma+oría de las alicaciones5 &GA ara climas >ríos5 "&!A ara remoción selectiva de ?2S5 + rocesos de solvente >ísico ara remoción de sul>uro org=nico) alcular las presiones parciales del ?2S5 %25 $S? + otros gases de au>re org=nicos usando la resión de la torre + la comosición del gas de entrada) !stimar la temperatura de la solución de amina rica en el >ondo de la torre de contacto) !sta es generalmente de 20 a /0 F m=s caliente Due el gas de entrada) alcular las cargas de e>uilirio ara el ?2S5 %25 $S?5 etc) en la solución de amina rica) !sto reDuiere datos de soluilidad Due ueden .allarse en manuales de >aricantes5 en el G#SA5 en el &o< Fact ,oo45 etc) Allí se encuentran los datos ara la ma+oría de las soluciones de amina + tienen en cuenta el e>ecto interactivo de la asorción del ?2S + %2 + viceversa) asi todos los datos de solventes >ísicos son roiedad de alguien) !n el G#SA uede .allarse datos ara interolar las temeraturas) Suoner una aproAimación al e>uilirio + determinar los recoros ara ?2S5 %25 $S?5 etc) 'as soluciones mitas son m=s comleBas orDue tanto la amina como los solventes >ísicos deen ser considerados searadamente5 + tami3n las interacciones entre esos asorentes) 'a carga rica tíica es de alrededor del 80 J de la concentración de eDuilirio + la carga ore Hregenerada5 mol gas =cidomol amina es de 0)0 a 0)1 ara aminas rimarias5 0)0* a 0)0 ara aminas secundarias + tan aBo como 0)00 ara solventes eseciales asados en "&!A) alcular la tasa de circulación de amina a artir de la remoción + el contenido de gas =cido del gas agrio) alcular los calores de reacción + solución ara todas las etracciones de gas) (sar los datos de la ala * + las talas del G#SA &ata ,oo4 H1987) !stimar la temperatura de alimentación de la amina pore 100 a 1*0 F + la temeratura de salida del gas dulce 1 a *0 F m=s caliente Due el gas de entrada +o 0 a 1 F or arria de la amina ore) ?acer un alance de calor alrededor de la torre de contacto) eri>icar todas las suosiciones) aso contrario se reDuiere otra iteración) #uede %tenerse un estimado r=ido de la tasa de /luo ara soluciones tíicas de "!A5 &!A5 &GA + "&!A5 usando la siguiente ecuación5 de ;.an T "anning 5 198: audal de circulación Hgm O ; H""sc>dH#orcentaBe molar de gas =cido Duitado 7) istema de asorción)
PROCESOS DEL GAS AABL
!l sistema de rocesamiento de gas a alta resión consiste en un deurador de entrada5 una torre de contacto + un searador de salida) !l deurador o searador de entrada Duita los ac.es + gotas de .idrocaruros condensados5 agua roducida5 in.iidores de corrosión + Duímicos de los tratamientos de los oos Due vienen con la corriente de gas agrio) &ee estar colocado tan cerca como sea osile del contactor de amina) #uede ser comlementado5 ero nunca reemlaado5 or un deurador integral colocado dentro de la torre asoredora) 'os líDuidos de acarreo son la >uente m=s comMn de contaminación ara todos los rocesos de endulamiento) 'a ma+oría de las torres asoredoras usan latos ara contactar el gas agrio con la solución de amina) Sin emargo se usan tami3n las columnas emacadas ara eDueEas alicaciones) !l diseEo normal son 20 latos tio v=lvulas5 con una almo.adilla atraanielas or encima del lato suerior) !l esaciamiento tíico entre latos es de 18 a 2/ ulgadas5 + la distancia entre el lato suerior + demister es de * a / ies) Algunos contactores tienen un lavado de agua Due consiste de dos a cinco latos or encima del lato de alimentación de la amina) !sto elimina el acarreo de amina5 a la ve Due aEade agua a la rearación de manera conveniente5 + se usa a menudo en unidades de "!A a aBa resión) !l meBor modo de monitorear el comortamiento del asoredor + de detectar el esumamiento es or medio de una celda de resión di>erencial conectada a la entrada + a la salida del gas) !n ese caso dee incluirse las corresondientes coneiones) !l =rea trans&ersal del contactor se dimensiona ara las tasas de >luBo de gas + amina) ,eri/icar el punto de roc6o a los #idrocaruros en el contactor5 tanto a las condiciones de salida como a las de entrada) $ecordar Due el unto de rocío aumenta a medida Due se va Duitando los gases =cidos5 + la condensación de los .idrocaruros es una de las causas Due roducen ecesivo esumamiento) ,eri/icar si #a! condensación retrógrada en la torre asoredora) 'a condensación de los .idrocaruros uede resultar de una elevación de temeratura o de una caída de resión en el contactor) !l searador de salida Duita cualDuier acarreo de líDuidos del gas dulce + reviene la contaminación del eDuiamiento aguas aaBo) ami3n sirve ara detectar esumamiento ecesivo en el contactor)
:. istema de regeneración. !l sistema de regeneración consiste de un tanDue >las.5 intercamiador de calor amina ore amina rica5 columna destiladora de desoBamiento5 >iltros del re.ervidor + en>riador a3reo) ami3n .a+ re>luBo5 elevadores de resión + omas de circulación) R las aminas rimarias reDuieren un recuerador) 'a solución de amina asore ? como tami3n los gases =cidos en la torre de contacto) !stos se >las.ean cuando se reduce la resión) !l tan>ue de /las#eo Ho vaoriación rovee el tiemo de residencia ara esta searación de gas de la solución de amina rica) 'a asorción de ? deende de la comosición de entrada + de la resión) #ara un gas =cido ore5 la regla es de 2 sc>gal) Se recomienda tiemos de residencia de 10 a 1 minutos ara una unidad de dos >ases5 + de 20 a *0 minutos ara reciientes tri>=sicos) uando se usa el gas de >las.eo5 Due contiene ?2S como comustile5 .a+ Due
PROCESOS DEL GAS AABL
tratarlo con la amina ore) (na eDueEa torre emacada instalada encima del tanDue de >las.eo es su>iciente ara este roósito) 'l intercamiador de calor amina rica amina ore recalienta la solución de amina rica + reduce los reDuerimientos de calor del re.ervidor) ami3n en>ría la amina ore + reduce el servicio del en>riador a3reo) Se usa tanto los intercamiadores de tuo + coraa como los de astidor + lacas) Generalmente la solución rica va or el costado del tuo con una velocidad de entrada de 2 a / ies seg5 ara reducir la corrosión) !l camio de temeratura ara amas corrientes est= entre 70 a 100 F + la resión cae de 2 a si) !s r=ctica comMn usar dos o m=s intercamiadores en serie ara acomodar un cruce de temeraturasL or eBemlo: la salida de la amina rica est= m=s caliente Due la salida de la amina ore) Al igual Due el asoredor5 la columna de destilación o desoBamiento es de latos5 o emacada) #uede usarse el mismo rocedimiento ara diseEarla) (n diseEo normal consiste en 20 latos enreBados en 5 esaciados 2/ ulgadas) !sto eDuivale entre 7 a 10 latos teóricos cuando la e>iciencia de los latos es de /0 a 0 J)'os latos se diseEan ara tasas de líDuidos e inundación or c.orros de 6 a 7 J5 con un >actor de esuma de 0)7 !l condensador de re/luo + el en>riador de amina son en>riados or aire5 intercamiadores de calor de tiro >orado con ersianas autom=ticas ara control de temeratura) AEadir un >actor de seguridad del 10 J al servicio de calor) ?asta una tasa de amina de 200 gm5 amos servicios ueden estar cominados en una estructura con un ventilador comMn) Se aconseBa la recirculación del aire cuando se esera Due la temeratura amiente est3 or deaBo de 10 F) A menudo se necesita un en>riador rearado ara usar agua5 ara la corriente de amina ore) !l acumulador de re/luo seara el re>luBo o agua condensada de los gases =cidos saturados en agua) !l agua se devuelve al desoBador + los gases =cidos se los envía a la antorc.a o a una unidad de recueración de au>re) Generalmente se inclu+e un almo.adilla des.umi>icadora5 + algMn medio ara medir la tasa de re>luBo) !stalecer la relación de re>luBo5 es decir5 moles de agua Due vuelven al destilador a moles de gases =cidos Due deBan el condensador de re>luBo) !sto varía desde * ara las aminas rimarias + aBas relaciones %2 ?2S a 1)2 ara aminas terciarias + altas relaciones %2 ?2S) 'os re#er&idores de amina m=s eDueEos son calentadores de >uego directo Due usan gas natural) 'a suer>icie del tuo de >uego se asa en un >luBo de calor de 600 a 800 ,tu .r ie25 ara mantener la temeratura de la ared del tuo or deaBo de *00 F) 'os re.ervidotes m=s grandes usan .aces de vaor o de aceite caliente) Se roduce menos corrosión con los diseEos tio tetera H4ettle Due con los de termosi>ón) Se necesita un tan>ue de compensación Due ueda mantener unos 10 a 1 minutos de >luBo) Generalmente es una etensión del re.ervidor de tuos de >uego ara eDueEas unidades5 + un reciiente searado ara sistemas m=s grandes) 'os reDuerimientos del re.ervidor son: 1 calor ara llevar la solución de amina =cida a su unto de eullición 2 calor ara romer las ligaduras Duímicas entre la amina + los gases =cidosL * calor ara vaoriar el re>luBo / carga de calor ara el agua de rearación
PROCESOS DEL GAS AABL
las 3rdidas de calor del re.ervidor + de la destiladora) Se necesita un >actor de seguridad de 1 a 20 J ara emear) ami3n es necesario medir la entrada de calor Ho el calor Due .a+ Due roducir) 'os reDuerimientos de calor + =reas de trans>erencia del eDuio de regeneración ueden estimarse a artir de las tasas de circulación de la amina)
Recuperador 'as aminas rimarias reDuieren una regeneración adicional5 es decir5 una destilación semicontinua en un recuerador5 Figura ) Al comieno el recuerador se llena .asta los dos tercios con amina ore + un tercio con una ase >uerte tal como un caronato o .idróido de sodio al 10 J en eso) !l calor destila la amina + el agua deBando los contaminantes en el recuerador) (na corriente desliante de 1 a * J de la tasa de >luBo de la amina ore se introduce continuamente) Se aEade la ase necesaria ara mantener el ? en 12) 'a temeratura del recuerador sue a medida Due se acumulan los contaminantes5 + la oeración se detiene a una temeratura redeterminada *00 F ara la "!A ara limitar la degradación t3rmica de la amina) +iltros Se necesita tanto los >iltros mec=nicos ara artículas como los >iltros de carón activado ara .idrocaruros esados + roductos de degradación de la mina) !s meBor instalar >iltros en amas líneas de amina5 la rica + la ore5 ero es m=s costoso) (n >iltro mec=nico en la línea de amina rica5 Busto desu3s del tanDue de >las.eo5 reviene el taonamiento en el intercamiador de calor de amina rica ore + en el destilador) !l /iltro mec=nico dee soortar el >luBo total + sacar 9J de las artículas de 10 micrones o ma+ores) #ara unidades grandes con altas tasas de circulación5 una corriente desliante uede Due sea m=s r=ctica) !l /iltro de carón est= dimensionado ara 10 a 2 J de la tasa de circulación) (sar carón de iedra5 duro Hc.arcoal5 con una malla tamaEo a 7) #ara gases mu+ ricos es aconseBale un >iltro de carón en amas líneas5 rica + ore) "omas !l elevador de resión Hooster de la amina + las omas de re>luBo son centrí>ugas5 + est=n re>erilemente en línea o colocadas .oriontalmente) Se recomienda una caacidad de relevo del 100 J 'a selección de la oma de circulación deende de la resión del contactor + de la tasa de circulación de amina) Incluir una caacidad de relevo 0 a 100 J) Se re>iere a las omas recirocantes5 como norma5 ero se usa omas centrí>ugas ara aBas resiones) eB) 100 sig) Se usa omas .oriontales multietaas5 centrí>ugas ara altas resiones H700 si o tasas de circulación elevadas H*00 gm Al dimensionar + >iBar el caudal de las omas5 usar una resión de succión ositiva aBa5 de * a 10 sig) 'os tamaEos de los motores ueden ser estimados a artir de la tasa de circulación de aminas) anel de Control !l anel de alarma + arada uede ser electrónico o neum=tico) !n amos casos5 +a sea or una mala >unción del roceso o or seguridad5 se cierra la unidad5 suena la alarma + se indica la condición resonsale del evento)
PROCESOS DEL GAS AABL
omo mínimo5 lo siguiente deería disarar las aradas de lanta:
9. )ateriales de Construcción ?a+ autores Due .an revisado los tios de corrosión Due se roducen en las lantas de tratamiento) !llos son: corrosión general5 galv=nica5 grietas5 untitos5 intergranular5 liiviación selectiva5 erosión + rotura or tensiones de corrosión) !sto Mltimo es imortante orDue las corrientes de gas Due contienen sul>uro de .idrógeno .acen Due los metales se roman or tensiones de sul>uros) 'os aceros al carón se tornan suscetiles cuando la resión arcial del ?2S ecede 0)0 sia a las resiones del sistema or arria de 6 sia) Adem=s de la corrosión or ?2S es ueno tener en cuenta otros >actores5 como ser: 1) orrosión or %25 esecialmente cuando la temeratura de la amina rica ecede los 10 F) Se recomienda limitar las concentraciones de amina + usar in.iidorres de corrosión) 2) orrosión electrolítica5 deido a la resencia de metales no arecidos en amiente acuoso) *) orrosión or oidación deido al oígeno lire en el agua de rearación + las corrientes de gas de alimentación) 'as siguientes recomendaciones a+udar=n a conseguir una vida adecuada + uena resistencia a la corrosión cuando se selecciona materiales ara este tio de rocesos) 1) Aliviar de tensiones a todos los reciientes a resión5 intercamiadores de calor5 si es Due son de tuo + coraa5 re.ervidores5 en>riadores5 caeales + tuerías en servicio de amina rica o de gas agrio) 2) Incluír una tolerancia a la corrosión de 0)062 ulgada ara reciientes de resión segMn el código AS"!5 + 0)0 ulgadas ara tuerías) 'os eDuios de acero inoidale no reDuieren de tolerancia a la corrosión) *) #ara coraas5 caeales + artes eternas: (sar acero al carón con una condición ]como si estuviera soldado de m=ima durea $-22) /) #ara las artes internas tales como de>lectores5 estaEas + araaderas: (sar acero al carón comatile con los materiales de coraas + caeales) ) #artes internas tales como etractor de nielas5 calotas de uruBeo5 v=lvulas5 ernos + artes suBetas a altas velocidades5 usar acero inoidale del tio de aBo carón5 serie *00 o /005 cuando va a ser unido or soldadura o alguna otra unión no removile) 6) 'os tuos + las .oBas de los tuos: (sar aceros al carono or deaBo de 10 F) onsiderar aceros inoidales5 serie *005 or encima de 10 F) 7) (sar aceros al carono ara los tuos de >uego en re.ervidores de >uego directo) 8) ,omas de alta resión or encima de 200 sig- usar acero al carono o .ierro dMctil en la carcasa o en los etremos donde asa el >luído5 con aceros inoidales5 series *00 + /00 ara las arte internas) 9) ,omas de aBa resión or deaBo de 200 sig- usar .ierro dMctil en la carcasa o en los etremos donde asa el >luído5 con aceros inoidales5 series *00 + /00 ara las arte internas) 10) !l .ierro dMctil en los imulsores de las omas centrí>ugas da resultados satis>actorios onsiderar imulsores de acero inoidale serie *00 ara temeraturas de omeo orencima de 10 F5 o ara aminas ricas) 11) =lvulas + tuerías: (sar acero al carono) !vitar v=lvulas de .ierro >undido o dMctil or la >alta de resistencia al imacto + >ortalea a las tensiones) (sar acero inoidale ara la línea
PROCESOS DEL GAS AABL
de alimentación al destilador5 la línea suerior del destilador5 los tuos del condensador de re>luBo + los latos sueriores del destilador) 12) &imensionar todas las tuerías de amina ara aBas velocidades5 eB) 2 a iesseg) !vitar usar ridas desmontales + otras t3cnicas de >aricación Due roveen cavidades Due ueden aloBar la solución corrosiva de amina) (sar sellos soldados ara llenar todas las aerturas + oDuillas5 eB) los anillos de soorte de los latos) 1*) Se recomienda celdas de resión di>erencial ara monitorear el >luBo de amina) interi*ación@ %climatación 'as unidades de amina deen ser aclimatadas ara climas >ríos) !sto inclu+e: 1) Aislación etra ara el eDuio +a aislado5 + aislación del eDuio Due normalmente no se aísla5 eB: la torre del contactor) 2) #ersianas de recirculación de aire en los intercamiadores de calor en>riados or aire) *) $astrear el calor en la tuería de amina + untos estancados5 or eBemlo en los medidores de nivel5 caBas de >lotadores eternas5 conmutadores + controladores) !l calor uede ser generado or electricidad5 vaor5 aceite caliente o glicol caliente) /) !l diseEo de la >undación dee tener tolerancias ara rotección or .eladas5 ara revenir el movimiento) ) Algunos >aricantes re>ieren erigir una construcción alrededor del eDuio) &e ese modo5 solamente el eDuio no cuierto Hlas torres necesitan rotección esecial)
Operación omo las lantas de aminas son muc.o m=s di>íciles de oerar Due las lantas de ac.eo5 o tandas5 es imortante seguir todos los asos de ensamlado5 arranDue + uesta en marc.a + rocedimientos de oeración) &ee seguirse estrictamente el roceso de veri>icación de la lanta antes de comenar a oerar) !sto inclu+e instalación5 >uncionamiento5 + acoio de materiales de reuestos de diversa índole como tami3n la caliración de los instrumentos de resión5 >luBo5 temeratura + nivel) #roar la alarma + los arte>actos de seguridad) eri>icar el ensamlaBe de la lanta) (sar los diagramas de >luBo de #rocesos e Instrumentos ara estar seguros de Due todos los reciientes5 v=lvulas5 instrumentos5 etc5 est=n rotulados: tuos de interconeión5 tuerías5 + calerío est=n limios + correctamente instalados5 + Due todas los cales conductores Due van al anel de control est=n >uncionando) #roar a resión los reciientes5 tuerías5 etc)5 usando agua o gas limio) $earar las >ugas) impie*a de la unidad de amina@ 'a limiea remueve los aceites rotectores5 grasa de v=lvulas5 incrustaciones del maDuinado5 .errumres + otros contaminantes Due ueden ensuciar la solución de amina) !l rocedimiento de lavado es mu+ similar al arranDue + oeración real) 'as unidades nuevas reDuieren un lavado con cenias de soda o soda c=ustica + un enBuague con agua deioniada) 'as unidades usadas tami3n necesitan un lavado =cido ara Duitar la .errumre + las incrustaciones de sul>uros DesempeJo 'as claves ara una oeración eitosa son: sentido comMn5 conocimiento de la oeración de la lanta + llevar un uen registro) !sto Mltimo inclu+e: 1) ondiciones del gas de entrada5 es decir: temeratura5 resión + tasa de >luBo5 or lo menos una ve al día)
PROCESOS DEL GAS AABL
2) ontenido de gases =cidos de la alimentación + de la salida5 diariamente durante las dos rimeras semanas5 + luego al menos semanalmente) (n an=lisis semanal de la amina) *) #resiones + temeraturas diarias del contactor de amina5 destilador de amina5 acumulador de re>luBo + re.ervidor de amina) /) aída de resión diaria en los >iltros %n=lisis de la amina@ !l color de la solución regenerada uede roveer astante in>ormación: 1) #aBio o marrón claro: uena condición + ien regenerada 2) erde: artículas de FeS mu+ >inas Hmenos Due 1 micrón) 'as artículas m=s grandes de FeS son negras5 + decantan) *) Aul o verde: core o níDuel) 'os óidos de core reaccionan con la "!A ara >ormar un comleBo aul real) /) Amar5 roBo oscuro: comuestos de .ierro >ormando comleBos con la amina) ) $oBo o marrón: +a sea roductos de oidación o degradación t3rmica) 'as aminas rimarias ueden oler como amoníaco) #uede usarse los siguientes an=lisis ara determinar la condición de la amina) #ara rocedimientos e interretación5 consultar el liro &o < Gas onditioning Fact ,oo4 ) 1) itulación de la alcalinidad: concentración de aminas 2) romatogra>ía de gas: amina lire5 roductos de degradación5 gas =cido) *) Nitrógeno total + rimario /) argas de gas =cido: ?2S5 %2 ) ;arl Fisc.er: contenido de agua 6) An=lisis elemental: Fe5 l5 Al5 u5 Na5 etc 7) !suma: etensión + estailidad)
-rdidas de aminas@ ?a+ dos tios de 3rdidas diarias: aDuellas Due son arte integral del roceso + aDuellas deidas a >ugas5 derrames + mal maneBo) In>ortunadamente estas Mltimas son a menudo las 3rdidas rinciales) ami3n .a+ trastornos HeB) esumamiento en el asoredor + contaminación HeB: el searador de entrada arroBa el agua roducida en el asoredor) !stas 3rdidas ueden ser considerales5 esecialmente cuando .a+ Due reemlaar la solución de amina) 'as 3rdidas rinciales en el roceso ueden ser: 1) Gas dulce del asoredor: la "!A es lo su>icientemente vol=til como ara roducir 3rdidas de 05/ l ""sc> de gas rocesado) 'as otras aminas5 &!A5 &GA5 &I#A + "&!A son muc.o menos vol=tiles5 or lo Due las 3rdidas ueden ser 0)02 a 0)0* l""sc>)2) Acarreo desde el asoredor: !sto .ace un romedio de 0) a *)0 l""sc> ) !sta 3rdida uede reducirse oerando el asoredor a menos de 70J de la velocidad de inundación e instalando un etractor de niela Hdemister en el toe de la torre) &os latos de lavado or agua or encima de los latos de amina son mu+ e>ectivos) Consumo de amina : #ara un sistema ien diseEado con ocos desarreglos de romedio5 est= ien con 2 l""sc> ara las soluciones de &!A5 &I#A + "&!A) 'as 3rdidas ara la "&!A son de cerca de * l""sc> deido a su volatilidad + a la recueración) 'as 3rdidas ara la &GA son intermedias)
PROCESOS DEL GAS AABL
%gua de preparación@ !sta reemlaa las 3rdidas oerativas del asoredor- el gas dulce est= m=s caliente + or lo tanto m=s .Mmedo Due el gas agrio- + el gas etraído desde el condensador de re>luBo) #ara eDueEas unidades es su>iciente con adiciones eriódicas) Se recomienda una adición continua ara unidades m=s grandes5 esecialmente cuando la tasa de gas =cido es alta) !sta rearación uede estar cominada con el re>luBo al desoBador o alimentada a los latos de lavado en el toe del asoredor) !l agua de rearación uede contener contaminantes Due se acumulan en la unidad5 + causar esumamiento5 corrosión5 taonamiento + ensuciamiento) !l agua de rearación dee reunir las siguientes eseci>icaciones: 20 m cloruros5 100 m &S5 0 m de durea total5 10 m sodiootasio5 + 10 m de .ierro CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES