Ejercicio 3 Procesos de Gas Corregido 1

7/28/2019 Ejercicio 3 Procesos de Gas Corregido 1

http://slidepdf.com/reader/full/ejercicio-3-procesos-de-gas-corregido-1 1/26

TRABAJO PRÁCTICO

PROCESOS DE GAS Y EQUIPOS

Docente: Ing. Jose Luis A gu ilar

Nombres :

Dante Cuéllar

Igm ar Montaño Fernand o Hurtado Juan Carlos Orellana Soledad Melendres Crist ian Lapaca

Santa Cruz, 29 de m ayo, 2013



1. INTRODUCCIÓN:

Se Tratara un gas dulce con las siguientes condiciones:

Tabla 1: Condiciones de operación y composición del gasParámetros DatoDatos de EntradaGas (MMp3/d) 35Líquido (Bbls/d) 5300Presión Reservorio (Psi) 5160Temperatura Reservorio(°F) 207

Presión Operación (Psi) 1200Temperatura Operación

(°F)94

Composición (%Mole)Nitrógeno 0,63Dióxido de Carbono 0,14Metano 72,09Etano 8,50Propano 4,75i-Butano 0,80n-Butano 2,12i-Pentano 0,85n-Pentano 1,04Hexano 1,35Heptano+ 7,73Total 100,00

agua 240 lbs/mmp3(60 ºF;14.7psia)

Las alternativas que se consideraran para tratar el gas serán:

Planta de LST (refrigeración mecánica)

Planta de separación por TEF (Turbo expansión)



2. OBJETIVOS:

El objetivo de la planta de procesamiento será llegar a las condiciones de ventasya especificadas por lo tanto nuestro proceso debe considerar que será necesariobajar el valor calorífico del gas, reducir la gravedad especifica del gas, reducir lacantidad de agua en el gas y llevar los líquidos a las condiciones de ventas.

Debido al alto valor calorífico del gas a tratar se tomara como objetivo especifico larecuperación de GLP y/o gasolina.

Tabla 2: Condiciones de venta de gas y líquidos

3. CONSIDERACIONES Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS

Las consideraciones que se tomaran para la selección de las alternativas son:

- Recuperación de GLP y/o Gasolina- Reducción del poder calorífico a las condiciones de ventas- Reducción del punto de roció del gas- Temperatura de formación de hidratos del gas- Relación Costo/Beneficio- Reducción de la cantidad de agua en el gas

Tomando en cuenta todas las consideraciones ya mencionadas se ha optado por dos alternativas:

LST: debido al bajo costo y a que por medio de este proceso se puede recuperar GLP y gasolinas natural y así llevar el gas a condiciones bastantes cercanas a lasde venta.

Turbo expansión: Debido a que por este medio se puede recuperar tanto GLPcomo gasolina, además de que este proceso permite tener una mayor obtención

GasPoder calorífico > a BTU/Pie3 1032Gravedadespecífica< a 0,65

CO2 < a % 2Agua < a Lbs/MMp3 6Condensado/PetróleoTVR < a 100 °F, psia 12



de líquidos.

En la tabla a continuación se presenta un análisis comparativo de ambos procesospara la separación de líquidos del gas natural:

Tabla 3. Comparación de procesos LST y Turboexpander

CARACTERÍSTICALST

REFRIGERACIÓNMECÁNICA

TURBOEXPANSIÓN

Rendimientos Menor recuperación delicuables.

Mayor recuperación delicuables porque logra unenfriamiento a menor temperatura que lastecnologías LST.

Costo de Inversión Menor costo de inversión. Mayor costo de inversión.Volúmenes Es más apropiado para

volúmenes menoresporque tiene un menor costo de inversión.

Es más apropiado concaudales mayores que

justifican una mayor inversióny mayor complejidad en laoperación.

Costo de Operación Menor costo de operación. Mayor costo de operación yse justifica si el precio de losproductos finales tiene unprecio de venta razonable.

Del análisis anterior y considerando que el gas de entrada tiene un caudal de 35MMp3/d, con una cantidad importante de componentes líquidos del gas naturalcomo el propano, n-butano, i-butano y C5+, y suponiendo que se tiene un preciode venta razonable del GLP y de Gasolinas livianas que permita una rentabilidaddel proyecto, se concluye que el proceso más apropiado es la Turboexpansiónpara recuperar una mayor cantidad de líquidos del gas natural.

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

Para una mejor descripción del proceso se dividirá en etapas.

4.1. TURBO EXPANDER

1ª ETAPA: Separación Primaria: Los datos de Gas Natural están en base secapor lo que se debe calcular la saturación del agua, así mismo se tiene los



siguientes datos de salida de reservorio que sería la corriente de entrada paranuestra primera etapa:

Presión Reservorio (Psi) 5160Temperatura Reservorio(°F) 207

Luego de ingresar a una válvula para regular la presión se lleva a condiciones deoperación de 1200 psia y 94 °F, para pasar a un separador trifásico primario quesepara gas natural, condensados y agua asociada (el mismo para los dosprocesos).

2ª ETAPA: Deshidratación con TEGIntroducción

La planta deshidratadora está constituida por dos equipos mayores básicos: una Absorbedora en la cual, por contacto, en contracorriente, a baja temperatura y altapresión, el TEG pobre absorbe la humedad del gas de alimentación, y unaRegeneradora en la cual el TEG rico cede el agua a alta temperatura y bajapresión, regresando luego a la primera unidad para reiniciar el cicloSecado/Regeneración.

Descripción del proceso

Recorrido del gas de alimentación

El gas húmedo (1) (ver Figura No.1) circula a través del separador de entrada (2)donde se desprende de algunas impurezas, entra a la absorbedora justamente asu punto de rocío. inicia su recorrido ascendente (3), se pone en contacto con elTEG pobre que a su vez desciende desde el tope de la columna (4), se secadurante el ascenso y deja finalmente la unidad por su parte superior (5), como gasseco. Esta corriente intercambia calor con el TEG pobre (10), siendo sutemperatura final, 108°F.



Recorrido del glicol

El TEG rico sale del fondo de la absorbedora (6) a 100ºF, a través de una válvulareguladora reduce su presión, desprendiendo en consecuencia los hidrocarburosque haya absorbido en la columna. A su paso por el tope de la chimenea delregenerador (7) circula en un serpentín que actúa como condensador de glicol,pasando posteriormente a un tanque de venteo (8) en donde se separan los gasesdesorbidos.

Del tanque de venteo el TEG rico se filtra e intercambia calor con el TEG pobreprocedente del tanque de almacenamiento (9), y luego, mediante bombeo,alimenta al regenerador a 275ºF. La temperatura en esta unidad crececonsiderablemente para promover la separación de TEG (11) del vapor de agua.El calor se suministra al regenerador mediante un rehervidor a fuego directo, queusa gas combustible.

El TEG regenerado (pobre) pasa del regenerador al acumulador (12), y de éste altren de intercambiadores mediante bombeo. Se alimenta al tope de laregeneradora para repetir toda la secuencia de secado de la corriente contínua delgas de alimentación y de regeneración para conformar su uso en un lazo cerradode flujo.



Equipos mayores:

Parámetros de operación

Función:

La columna absorbedora es un equipo de transferencia de masa a elevada presióny baja temperatura, en contracorriente, cuyo fin es transferir la humedad del gasde alimentación al TEG en una geometría de etapas verticales, formada por platosde Campanas de Burbujeo o por Empaque Estructurado.

Justificación:

El separador de entrada a la absorbedora tiene por objeto separar las dos fasesque puedan estar presentes en la alimentación: la fase líquida es pequeña ypuede contener impurezas concentradas. La fase gaseosa es mayor y constituye

el fluido de trabajo principal. En casos de emergencia, el gas puede ser desviadoal mechurrio directamente a la salida de este separador.

El gas deshidratado de salida contribuye a bajar la temperatura del TEG pobre enuna etapa de intercambio de calor, debido a que mientras más baja sea latemperatura del glicol pobre, tanto mejor el desempeño de la absorbedora.

El TEG rico sale a elevada presión de la columna absorbedora pero ésta presión



debe ser reducida debido al régimen de operación de la regenadora, ya que éstadebe trabajar a baja presión y elevada temperatura para promover eficazmente laseparación TEG / agua.

Regeneradora de glicol

Parámetros de operación

Función:

La regeneración del glicol consiste en la recuperación de su condición de agentedeshidratador en el proceso de secado del gas húmedo, mediante la acción dealta temperatura a baja presión.

Justificación:

El TEG rico y frío, se usa como refrigerante en el condensador de tope delRegenerador, en una operación crítica para economizar TEG. Ella requiere unatemperatura de compromiso (218ºF) que permita la condensación del glicol perono del vapor de agua, para lograr así su separación completa.

El tanque de venteo se requiere para separar los vapores de hidrocarburosabsorbidos junto con la humedad en la columna, una vez que la corriente ha sidoprecalentada en el condensador y su presión ha sido bajada considerablemente.



El intercambiador de calor TEG rico-Teg pobre se requiere para introducir laeconomía de calor que hace el proceso exitoso.

El re hervidor, a base de gas combustible, es necesario para lograr las elevadastemperaturas exigidas en el Regenerador para alcanzar las condiciones que

aseguren eficiente separación entre TEG y agua.

3ª ETAPA: Unidad de turbo expansión

La mayor recuperación se obtiene en las Unidades de Turbo Expansión(TEF)En las unidades TEF se alcanzan menores temperaturas y mayor recuperación.Solo se justifican para grandes caudales y altas presiones.En las TEF se aprovecha el trabajo mecánico resultante de la expansión del gas.

TVR.-

TVR: Tensión de Vapor Reid.Significa presión de vapor de la gasolina medida con el instrumento Reid.Si la presión (Tensión) de vapor es mayor que la presión atmosférica, 14.7 psia anivel del mar, la gasolina almacenada en un tanque API emitirá vapores al medioambiente.

Para evitarlo, la TVR no debe superar 12 psia medida a 100 oF. La TVR de lagasolina separada en el LTS (Low Temperature Separation) es superior a lamáxima permitida para su almacenaje y debe ser estabilizada.

El proceso de estabilización consiste en separa los componentes livianos talescomo el Metano, Etano y parte de GLP.Estos gases se recuperan en media y baja presión por lo que se los recomprime ala presión del gas a la entrada.



Intercambiador de haz tubular, de acero al carbono calefaccionado con Hot Oil ovapor.

La carga térmica se requiere para:1. Suplir calor para calentar la gasolina.2. Desorber los gases livianos.

El Gas de Entrada son vapores calientes generados por el Reboiler con Hot Oil.Los vapores calientan a la gasolina la cual separan a los gases (C 1,C 2,C 3 y C 4) por el incremento de temperatura y baja presión se genera la desorción.



5. ESPECIFICACIONES DE PRODUCTOS FINALES

Para el gas de venta

El gas de venta después de pasar por un proceso de expansión criogénicautilizando turbo Expansores, pasa por una torre Deetanizadora donde se le extraepor el tope los componentes C1 (metano) y C2 (etano) este gas luego esrecomprimido hasta alcanzar las condiciones de transporte con lasespecificaciones de venta, este gas tiene las siguientes propiedades.

PropiedadesFase vapor 1Poder calorífico > aBTU/Pie3 1071

Gravedad específica 0,61CO2 1.6 molar Agua < a Lbs/MMp3 0.0

Para el GLP.

El producto GLP compuesto principalmente por Propano y Butano es obtenido por el tope de la columna debutanizadora y tiene las siguientes especificaciones:

PropiedadesFase vapor 0TVR 161 psiaTemperatura 120 °FPresión 224 psia

flujo 955 barriles/dia (27.86GPM)

Para la gasolina estabilizada.

Los líquidos del gas natural proveniente de la torre deetanizadora tiene un TVR de124 psia por lo tanto debe de estabilizarse a una presión menor de 12 psia, por lotanto se hace pasar el LGN por una torre debutanizadora para para extraer loslíquidos más volátiles y así reducir el TVR, luego de recobrar GLP por el tope de lacolumna debutanizadora se observa que el TVR en el fondo de la torre



debutanizadora es de 11.8 psia. Como se muestra a continuación.

PropiedadesFase vapor 0TVR 11.8Temperatura 336 °FPresión 235 psiaflujo 446.7 barriles/dia

Nota: se anexa al presente trabajo el detalle de la simulación realizada en HYSYS8.0

4.2. PUNTO DE ROCIO (DEW POINT)

A. Separación.

El gas proveniente de cada facilidad de producción se dirige a la plantapara ingresar al sistema de separación.

Los gases de entrada del campo ingresan a los separadores deproducción de alta presión V-1000 y V-1020 los cuales son separadoresdel tren de separación primario de alta presión. Están a una presión deoperación de 1200 psi, y a la temperatura de 94 °F.

La corriente de salida de gas de alta presión de los separadoresprimarios se unen con la línea de descarga del compresor de reciclo K-200 que descarga a la presión de 1085 psi a una temperatura de 120 °Fy un caudal de 35 MMSCFD. Por lo cual el flujo va directamente a launidad de Dew Point pasando previamente por el filtro separadorcoalescente (V – 695) el cual cumple la función de retener partículassólidas en la corriente de gas.



B. Ajuste de punto de rocío.

El caudal de gas de 35 MMSCFD en la entrada a la planta deprocesamiento ingresan por el intercambiador Gas / Gas E-600 A/B ylos Intercambiadores de Gas /Líquido E-605 A/B a la presión de 1085Psi y a la temperatura de 90 °F donde la salida de la corriente de gasdel intercambiador se enfría a 20.5°F a una presión de 1075 psi pormedio de intercambio de calor con el gas residual frío en contracorrienteque sale del separador LTS V-620 a la temperatura de 5ºF. Aquí en elSeparador de Baja Temperatura es donde se produce la gasolina debidoal cambio de fases de la fase gaseosa pasa a la fase liquida del gasnatural por el caída de temperatura. El gas luego de losintercambiadores pasa al Chiller E-610 que es un recipiente de carcasay tubos donde por medio de un sistema de refrigeración, mecánica conpropano comercial enfría al gas en forma de un baño María que viaja porlos tubos del recipiente, donde la transferencia de calor del gas y elpropano hace que el gas salga a la temperatura de 5 °F a 1068 psi depresión para pasar al separador frío V-620.



Ajuste de Punto de Rocío

C. Estabilización de líquidos.

La gasolina recuperada del V-620 es enviada al Intercambiador de calorGas/Líquido E-605 para precalentarse de 5 °F a 65 °F. Posteriormentees dirigida hacia la parte superior de la Torre Estabilizadora V-625, deesta hacia los tanques TK-1300 y TK-1310El hidrocarburo líquido recuperado en los separadores de baja esderivado hacia el tanque de alimento V-140 para luego dirigirse al

proceso de estabilización cuyo principal componente es la torreestabilizadora V-625. La Torre Estabilizadora es una columna dedestilación que cuenta con reflujo artificial y un reboiler para elcalentamiento del fondo de la misma, esta torre opera a una presión de114 psi. El reboiler provee una temperatura de fondo para garantizar unproducto con un TVR (Tensión de Vapor Reid) no mayor a 12 psi. Elsistema de Aceite Caliente a 450 °F provee calor al reboiler a 100 psi. Elcondensado estabilizado sale del fondo de la torre e ingresa al



intercambiador de calor E-102 para pre-enfriarse a 302 °F a 193 °F yposteriormente se enfría en el aéreo enfriador AC-635 hasta 120 °F paradespués dirigirse a los tanques de almacenamiento TK-1300 y TK-1310.

Estabilización



DIAGRAMA DE FLUJO – TECNOLOGÍA SELECCIONADA “PLANTA CRIOGÉNICA POR TURBOEXPANSIÓN”

(EJERCICIO 3)



GAS INICIAL (DE POZO)



GAS INICIAL (DE POZO) CONTINUACION



GAS SECO DESPUES DE LA ETAPA DEDESHIDRATACION



GAS SECO DESPUES DE LA ETAPA DEDESHIDRATACION (CONTINUACIÓN)



GAS ESPECIFICADO PARA VENTA



GAS ESPECIFICADO PARA VENTA (CONTINUACION)



GLP



GLP (CONTINUACIÓN)



GASOLINA ESTABILIZADA



GASOLINA ESTABILIZADA (CONTINUACIÓN)

Documents

Ejercicio 3 Procesos de Gas Corregido 1