Plantas de Tratamiento de Gas Natural

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PLANTAS DE TRATAMIENTO DE 
GAS NATURAL 
Procesos de Gas Natural 
Facultad de Ingeniería de Petróleo, 
Gas Natural y Petroquímica - FIPP 
INTRODUCCIÓN 
FUNDAMENTOS 
INTRODUCCIÓN 
• El vapor de agua asociado al gas Natural, es uno de los contaminantes 
más 
• comunes en el gas dado los inconvenientes que puede ocasionar tanto en 
• procesos posteriores a los que pudiere estar sometido, como para su 
• transporte a áreas de tratamiento y consumo. Bajo condiciones normales 
de 
• producción, el gas Natural está saturado con agua. Tal como incrementos 
• de presión o reducción de temperatura el agua en el gas Natural condensa 
• y forma agua líquida. Cuando el agua libre se combina con las moléculas 
de 
• gas (metano, etano, propano, etc), esta forma hidratos sólidos el cual 
puede 
• taponar válvulas, equipos y algunas líneas de gas. La presencia de agua 
• líquida puede incrementar la corrosividad del gas natural, especialmente 
• cuando el gas contiene H2S y CO2. Sin embargo el contenido de agua en 
el 
• gas Natural puede ser reducido para evitar la formación de hidratos y 
• reducir la corrosión en tuberías antes que sea transportado. 
• Por otra parte en el transporte y consumo, el gas Natural, debe cumplir con 
• determinadas especificaciones, y una de ellas es la cantidad máxima de 
• agua presente en la mezcla gaseosa. 
INTRODUCCIÓN 
 
El gas natural debe de acondicionarse para poder cumplir con los 
requerimientos de procesamiento, transporte y distribución 
 
Retiro de H2S y/o CO2 
H2S, CO2 H2S es un gas corrosivo y extremadamente toxico que 
proporciona un riesgo muy grave para la vida humana en caso que el 
equipo y/o halla fugas en los gasoductos y también drásticamente corta la 
vida de los equipos debido a la aceleración de la corrosión en materiales de 
acero carbón. 
 
El CO2 reduce drásticamente el valor calorífico del gas natural; y donde la 
concentración del CO2 excede el 2-3 mol %, y se vuelve invendible. Cuando 
el CO2 es combinado con agua, forma un acido carbónico que es 
extremadamente corrosivo a los materiales carbón acero. 
 
 
 
INTRODUCCIÓN 
ESTACIÓN DE REGULACIÓN Y MEDICIÓN DE GAS NATURAL 
 
Varios métodos pueden ser empleados para reducir el contenido de 
H2S y CO2 en el gas natural: 
 
• Liquid Solvents 
• MEA 
• DEA 
• MDEA 
• DGA 
• Solventes Especiales 
 
 
 
FUNDAMENTOS 
INTRODUCCIÓN 
ESTACIÓN DE REGULACIÓN Y MEDICIÓN DE GAS NATURAL 
 
FUNDAMENTOS 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 SISTEMA DE MEDICIÓN DE FLUJO 
Desulfurización del Gas Natural 
Procesos de absorción química 
Estos procesos se caracterizan porque el gas agrio se pone en contacto en contracorriente con una 
solución en la cual hay una substancia que reacciona con los gases ácidos. El contacto se realiza en una 
torre conocida como contactora en la cual la solución entra por la parte superior y el gas entra por la parte 
inferior. Las reacciones que se presentan entre la solución y los gases ácidos son reversibles y por lo tanto 
la solución al salir de la torre se envía a regeneración. Los procesos con aminas son los más conocidos de 
esta categoría y luego los procesos con carbonato. 
El punto clave en los procesos de absorción química es que la contactora sea operada a condiciones que 
fuercen la reacción entre los componentes ácidos del gas y el solvente (bajas temperaturas y altas 
presiones), y que el regenerador sea operado a condiciones que fuercen la reacción para liberar los gases 
ácidos (bajas presiones y altas temperaturas). 
Procesos de Adsorción Física 
La absorción física depende de la presión parcial del contaminante y estos procesos son aplicables cuando 
la presión del gas es alta y hay cantidades apreciables de contaminantes. Los solventes se regeneran con 
disminución de presión y aplicación baja o moderada de calor o uso de pequeñas cantidades de gas de 
despojamiento. En estos procesos el solvente absorbe el contaminante pero como gas en solución y sin que 
se presenten reacciones químicas; obviamente que mientras más alta sea la presión y la cantidad de gas 
mayor es la posibilidad de que se disuelva el gas en la solución. 
Los procesos físicos tienen alta afinidad por los hidrocarburos pesados. Si el gas a tratar tiene un alto 
contenido de propano y compuestos más pesados el uso de un solvente físico puede implicar una pérdida 
grande de los componentes más pesados del gas, debido a que estos componentes son liberados del 
solvente con los gases ácidos y luego su separación no es económicamente viable. El uso de solventes 
físicos para endulzamiento podría considerarse bajo las siguientes condiciones: 
Presión parcial de los gases ácidos en el gas igual o mayor de 50 Lpc. Concentración de propano o más 
pesados baja. Solo se requiere remoción global de los gases ácidos (No se requiere llevar su concentración 
a niveles demasiado bajos) Se requiere remoción selectiva de H2S. 
Entre estos procesos está el proceso selexol y el lavado con agua. 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
http://www.gtsenergy.com/wp-content/uploads/2013/12/amine-plant-thermal-fluid-heater.png
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
FUNDAMENTOS 
FUNDAMENTOS 
FUNDAMENTOS 
 CLASIFICACIÓN DE TECNOLOGÍAS DE ENDULZAMIENTO 
Mecanismo de 
remoción de CO2
Tipo de proceso Tecnología Nombre comercial
Aminas
MEA, DEA, MDEA, DIPA, 
DGA, Solventes formulados
Carbonato de potasio
Benfield, Catacarb, 
Giammarco-Vetrocoke, etc.
No regenerativo, continuo 
(arreglo usual: lead/lag)
Hidróxido de sodio -
Absorción física Regenerativo continuo Solventes físicos
Selexol, Rectisol, Purisol, 
Fluor Solvent, IFPexol, etc.
Absorción físico-química Regenerativo continuo Solventes físico-químicos
Sulfinol, Ucarsol LE 701, 702 
& 703, Flexsorb PS, etc.
Adsorción física
Regenerativo continuo 
(secuencia de 
adsorción/desorción)
Tamices moleculares
Z5A (Zeochem), LNG-3 
(UOP), etc.
Permeación Continuo Membranas
Separex, Cynara, Z-top, 
Medal, etc.
Regenerativo continuo
Absorción química
FUNDAMENTOS 
 SISTEMA DE MEDICIÓN DE FLUJO 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
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FUNDAMENTOS 
 
INDICE 
2. DESHIDRATACIÓN DEL GAS 
NATURAL 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
HIDRATOS DE METANO 
FUNDAMENTOS 
 MÉTODOS DE DESHIDRATACIÓN DEL GAS NATURAL 
FUNDAMENTOS 
 MÉTODOS DE DESHIDRATACIÓN DEL METANO 
FUNDAMENTOS 
 SELECCIÓN DE MÉTODO DE DESHIDRATACIÓN DEL GAS NATURAL 
http://www.kockenenergia.com/es/products-services/dehydration/assets/gas-selection-lg.png
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
DESECANTES SÓLIDOS 
 
La deshidratación con desecantes o con lecho 
sólido constituye una alternativa cuando se desea 
remover el contenido de agua a una cantidad 
mínima ya sea el caso para ingresar el gas a una 
planta criogénica o se desee remover agua y 
componentes ácidos simultáneamente. En 
comparación con la deshidratación con glicol 
resulta ser más costosa, menos contaminante pero 
con puntos de rocío de agua menores a la salida. 
 
Un desecante comercial debe tener afinidad por el 
agua, una gran área superficial por unidad de 
volumen, alta resistencia mecánica, resistencia a 
la abrasión, ser inertes químicamente, y tener un 
precio razonable. Tres materiales básicos que se 
usancon frecuencia debido a que poseen estas 
características en una manera satisfactoria son los 
que se presentan a continuación: 
 
FUNDAMENTOS 
Alumina Activa: 
 
La estructura del producto es amorfa y no cristalina. La alúmina es una forma hidratada 
del óxido de aluminio (Al2O3). Es usado para deshidratación de líquidos y gases y data 
pontos de rocío a la salida aproximadamente de -90ºF. 
 
Características 
• Menos calor es requerido para regenerar alúmina y gel de sílice que para los tamices 
moleculares 
• La temperatura de regeneración es más baja. 
• Los tamices moleculares dan menores puntos de rocío del agua a la salida, es decir 
deshidratan más. 
• La alúmina activada se utiliza para secar gases y líquidos. 
• No han sido probadas en campo. La alúmina activada es usada raramente en 
plantas de gas natural. 
 
 
 
FUNDAMENTOS 
Gel de Silice: 
 
Es dióxido de silicio amorfo (SiO2). Se fabrica mediante la adicción de silicato de sodio 
acuoso al ácido sulfúrico. Es usado para la deshidratación de gas y líquidos y el recobro 
de hidrocarburos (iC5+) del gas natural. Cuando se usa para eliminar hidrocarburos, las 
unidades son frecuentemente llamadas HTUs (unidades de recobro de hidrocarburos) o 
SCUs (unidades de ciclo corto). Cuando se usa para deshidratación, el gel de sílice dará 
punto de rocío de salido de aproximadamente -60ºF. Ampliamente usado como 
desecante, el cual puede ser usado para deshidratación de gas y recobro de líquidos del 
gas natural. 
 
FUNDAMENTOS 
Características: 
• Más adecuada para deshidratación del gas natural. 
• El gel de sílice se utiliza principalmente como un desecante es menos catalítico que 
la alúmina activada o los tamices moleculares. 
• Debido a que es amorfo, Absorberá todas las moléculas. Éste tendrá una capacidad 
reducida para el agua si se utiliza para secar un gas saturado. 
• Debido a su capacidad de adsorción de varios tipos de moléculas, la gel de sílice es 
usada a menudo para control del punto de roció de hidrocarburos, corrientes de gas 
natural de altas presiones. 
• El gel de sílice adsorbe la mayoría de las moléculas de C5+ así como las del agua, 
alcanzando efectivamente los dos puntos de rocíos específicos. 
• Se regenera más fácilmente en comparación con los tamices moleculares. 
• Alta capacidad de adsorción, puede adsorber el 45% de su propio peso en agua. 
• Menos costoso que el tamiz molecular. 
• Poca capacidad para el recobro de líquidos. 
 
DESHIDRATACIÓN DEL GAS NATURAL 
Tamiz Molecular: 
Los tamices moleculares son fabricados en dos tipos de cristal, un cubo simple o un cristal 
tipo A y un cubo centrado en el cuerpo o cristal tipo X. El tamiz tipo A esta disponible en 
sodio, calcio y potasio. Los tipo X están disponible en sodio y calcio. Los tamices de sodio 
son los más comunes y se muestran a continuación en las fórmulas de óxido. 
 
Características 
• Capaz de deshidratar el gas a un contenido de agua menor de 0,1 ppm 
• Se prefiere para deshidratar el gas antes de procesos criogénicos 
 especialmente para GNL. 
• Excelente para remover el ácido sulfúrico, CO2, deshidratación, altas 
 temperaturas de deshidratación, líquidos hidrocarburos pesados y alta selectividad. 
• Más costosos que el gel de sílice, pero ofrece mayor deshidratación. 
• Requiere altas temperaturas para regeneración, lo que resulta en un alto costo de 
operación. 
• Los tamices moleculares deshidratadores son usados comúnmente antes de las plantas 
de recuperación de LGN diseñadas para recuperar etano. Los puntos de rocío del agua 
menores de -150ºF pueden ser logrados con un diseño especial y parámetros de 
operación estricta. 
 
FUNDAMENTOS 
 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO 
FUNDAMENTOS 
 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
 
COMPARACIÓN ENTRE AMBOS PROCESOS 
FUNDAMENTOS 
FUNDAMENTOS 
 COMPARACIÓN DE PROCESOS DE DESHIDRATACIÓN DEL GAS NATURAL 
FUNDAMENTOS 
 
FUNDAMENTOS 
FUNDAMENTOS