nuevas tendencias en los esquemas de procesamiento de gas · hc en plantas de teg. endulzamiento:...
TRANSCRIPT
Nuevas Tendencias en los Esquemas de Procesamiento de Gas
Introducción
Gas convencional
Tight gas: areniscas de baja
Clasificación general:
Gas no convencional
Tight gas: areniscas de baja porosidad y reservorios carbonatados.
Shale gas: reservorios de baja permeabilidad.
Coal bed natural gas: yacimientos de carbón.
PobreRicoBajo CO2
PobreAlto CO2
en gral.
en gral.
En la actualidad, los avances en los procesos de tratamiento de gas son fundamentalmente promovidos por:
• Reducción de emisiones a la atmósfera.
• Eficiencia energética de procesos involucrados.
Introducción
• Eficiencia energética de procesos involucrados.
• Alto grado de contaminación que presentan los gases en la actualidad.
H2O
Especificación:
Gasoducto
Unidades aguas abajo
GAS DE POZO GAS DE VENTADESHIDRATACIÓN
Esquemas de Procesamiento de Gas
¿por qué deshidratar?
- Formación de hidratos - Condensación de agua libre
- Especificación de venta - Corrosión
GAS DE POZO GAS DE VENTADESHIDRATACIÓN
CO2
H2S
Especificación:
Gasoducto
Unidades aguas abajo
GAS DE POZO GAS DE VENTAENDULZAMIENTO
Esquemas de Procesamiento de Gas
¿por qué endulzar?
- Corrosión - Seguridad personal y toxicidad
- Medio ambiente - Volumen a transportar
- Congelamiento - Costos de compresión
- Especificación de venta
GAS DE POZO GAS DE VENTAENDULZAMIENTO
HC
Especificación:
Gasoducto
Unidades aguas abajo
Recuperación de líquidos
GAS DE POZO GAS DE VENTAAJUSTE DE PUNTO
Esquemas de Procesamiento de Gas
¿por qué ajustar el punto de rocío de HC?
- Recuperación de líquidos - Permitir explotación de crudo
- Especificación de venta
GAS DE POZO GAS DE VENTAAJUSTE DE PUNTODE ROCÍO
Hg
Especificación:
Gasoducto
Unidades aguas abajo
GAS DE POZO GAS DE VENTAMRU
(Unidad de Remoción
Esquemas de Procesamiento de Gas
¿por qué remover mercurio?
- Daño de interc. BAHEX - Medio ambiente
- Veneno de catalizadores - Efecto de acumulación
- Especificación de venta - Toxicidad
GAS DE POZO GAS DE VENTA(Unidad de Remociónde Mercurio)
N2
Especificación:
Gasoducto
Unidades aguas abajo
GAS DE POZO GAS DE VENTARECHAZO DE N2
Esquemas de Procesamiento de Gas
¿por qué remover N2?
- Incrementar el poder calorífico del gas - Costos de compresión
- Especificación de venta - Volumen a transportar
GAS DE POZO GAS DE VENTARECHAZO DE N2
Parafinas
Especificación:
Condiciones de precipitación o deposición de parafinas
GAS DE POZO GAS DE VENTAMANEJO DE
Esquemas de Procesamiento de Gas
¿por qué se debe manejar las parafinas?
- Prevenir problemas de operación por obstrucción.
- Reducir ensuciamiento de equipos.
GAS DE POZO GAS DE VENTAMANEJO DEPARAFINAS
DESHIDRATACIÓN
ENDULZAMIENTO
AJUSTE DE PUNTODE ROCÍO
H2OCO2H2SHgN2Parafinas
Esquemas de Procesamiento de Gas
DE ROCÍO
MRU(Unidad de Remoción
de Mercurio)GAS DE POZO GAS DE VENTA
RECHAZO DE N2
MANEJO DEPARAFINAS
Deshidratación - Tecnologías
Mecanismo de deshidratación
Tipo de proceso Tecnología Nombre comercial
Glicol TEG
Glicol con inyección de gas de stripping
TEG
Glicol de alta concentración Drizo, Coldfinger
Regenerativo continuoAbsorción química
Absorción física No regenerativo, continuo Cloruro de calcio -
Adsorción físicaRegenerativo continuo
(secuencia de adsorción/desorción)
Silica gel, Alumina, Tamices moleculares
4A-DG (UOP), Sylobed (Grace), Z4-01 (Zeochem)
Refrigeración Regenerativo continuo Condensación IFPX-1
Permeación Continuo MembranasSeparex, Cynara, Z-top,
Medal, etc.
Deshidratación - Selección
Deshidratación – Sistemas Híbridos
� TEG seguido de Tamices Moleculares.
� Permiten aprovechar las ventajas intrínsecas de cada proceso:
• Facilidad para alcanzar bajas especificación de H2O con Tamices Moleculares.
• Ventajas para remoción ‘bulk’ con TEG y especificación no restrictiva de H2O.
Deshidratación – Disposición de Venteos
� Venteo atmosférico
Legislación ambiental local (especialmente metano de gas de stripping)
� Condensación para remoción de BTEX y venteo atm.� Condensación para remoción de BTEX y venteo atm.
� Quemado en antorcha / incinerador.
� Utilización como gas combustible
Condensación y re-compresión para reutilizar como gas de stripping y combustible para reboiler.
Deshidratación – Reducción de Emisiones
C1
Unidad de
Unidad de Recuperación de
Vapores
C2
C3
Unidad de Regeneración
Común
Deshidratación – Reducción de Emisiones
Unidad de Recuperación de
Vapores
Deshidratación&
Regeneración
Endulzamiento – Tecnologías CO2
Mecanismo de remoción de CO2
Tipo de proceso Tecnología Nombre comercial
AminasMEA, DEA, MDEA, DIPA,
DGA, Solventes formulados
Carbonato de potasioBenfield, Catacarb,
Giammarco-Vetrocoke, etc.
No regenerativo, continuo
Regenerativo continuo
Absorción química
No regenerativo, continuo (arreglo usual: lead/lag)
Hidróxido de sodio -
Absorción física Regenerativo continuo Solventes físicosSelexol, Rectisol, Purisol,
Fluor Solvent, IFPexol, etc.
Absorción físico-química Regenerativo continuo Solventes físico-químicosSulfinol, Ucarsol LE 701, 702
& 703, Flexsorb PS, etc.
Adsorción físicaRegenerativo continuo
(secuencia de adsorción/desorción)
Tamices molecularesZ5A (Zeochem), LNG-3
(UOP), etc.
Permeación Continuo MembranasSeparex, Cynara, Z-top,
Medal, etc.
Endulzamiento – Selección CO2
Enfoque tradicional de selección:
100% 100%
10% 10%
Con
cent
raci
ón d
e G
as Á
cido
en
Alim
enta
ción
Guía para selección de procesos de endulzamiento de gas
Membranas
Solventes físicos, Solventes mixtos, Aminas
Membranas seguidas por Aminas
Membranas,Solventes físicos
Solventes físicos,Carbonato de potasio
Solventes físicos,
� % de gas ácido en gas de entrada
� % de gas ácido en gas tratado
1% 1%
1000 ppm 1000 ppm
100 ppm 100 ppm1 ppm 10 ppm 100 ppm 1000 ppm 1% 10%
Concentración de Gas Ácido en Producto
Con
cent
raci
ón d
e G
as Á
cido
en
Alim
enta
ción
Procesos batch, Tamices moleculares
Aminas, Tamices moleculares, Procesos batch
Solventes mixtos, Aminas Aminas, Solventes mixtos, Solventes
físicos, Carbonato de potasio
Aminas, Solventes mixtos
gas tratado
� Presión parcial de gas ácido en gas de entrada/tratado
Permite descartar ciertos procesos.
Endulzamiento – Tecnologías H2S
Mecanismo de remoción de H2S
Tipo de proceso Tecnología Nombre comercial
Absorción química Regenerativo continuo AminasMEA, DEA, MDEA, DIPA,
DGA, Solventes formulados
Reacción Redox Regenerativo continuoConversión directa en
solución de hierroLo-Cat, Sulferox
Absorción física Regenerativo continuo Solventes físicosSelexol, Rectisol, Purisol,
Fluor Solvent, etc.
Absorción físico-química Regenerativo continuo Solventes físico-químicosSulfinol, Ucarsol LE 701, 702
& 703, Flexsorb PS, etc.
Adsorción físicaRegenerativo continuo
(secuencia de adsorción/desorción)
Tamices molecularesZ10-01 (Zeochem), GB-217
(UOP), etc.
Inyección directa de secuestrante líquido
Columnas batch de secuestrante líquido
Lechos de secuestrante sólido Puraspec, Sulfatreat
Secuestrante No regenerativo continuo
Triazina, aminas, nitritos.
Endulzamiento – Selección H2S
Endulzamiento – Disposición de Gas Ácido
� Venteo
Legislación ambiental local (especialmente H2S)
� Quema en antorcha / incinerador
PCI > 150 BTU/SCF, si no agregar gas combustible
� Utilización como gas combustible
Típicamente: gas permeado de 1er etapa membranas (verificar PCI requerido)
� Re-inyección
~ cero emisiones de CO2; gran incremento en costo
Endulzamiento – Sistemas Híbridos
� Membranas seguido de Aminas.
� Permiten aprovechar las ventajas intrínsecas de cada proceso:
• Confiabilidad operativa de Aminas y facilidad para alcanzar bajas especificación de COalcanzar bajas especificación de CO2.
• Flexibilidad frente a expansiones de las Membranas y ventajas para remoción ‘bulk’.
� Reutilización del permeado de membranas como gas combustible (ej. para regeneración de aminas).
Endulzamiento – Sistemas Híbridos
Sistemas híbridos, una opción:
� Escalonamiento de inversiones en 2 etapas: 1era etapa aminas, 2da etapa membranas
� Aspecto clave:
• Concentración Aminas
• Concentración “óptima”
• Cumplir especificaciones antes de agregar membranas
Membranas Aminas
� Alternativa: realizar 1ero la instalación de las membranas. Menor CAPEX durante la 1era etapa puede aventajar las pérdidas de HC.
??% CO2 2% CO2
Ajuste de Punto de Rocío de HC - Tecnologías
Tecnología
Joule Thomson
Proceso auto-refrigerante.No requiere medio de enfriamiento externo.Rango de caudales elevado (turn-down).Operación sencilla.
Alta caída de presión.Si el gas de venta debe ser comprimido (presión de entrega igual a la presión de entrada), el proceso se penaliza por la potencia de recompresión requerida.
Refrigeración Mecánica Baja caída de presión.Requiere de un circuito de refrigeración.Puede requerir inyección de un inhibidor de
Ventajas Desventajas
Refrigeración Mecánica Baja caída de presión. Puede requerir inyección de un inhibidor de hidratos.
TurboexpansiónRecuperación potencia del expansor para la compresión de gas de venta.Pueden alcanzarse bajos puntos de rocío.
Alta caída de presión.Habitualmente el gas de venta requiere recompresión.Requiere deshidratación exigente aguas arriba.
TSA
Baja caída de presión.Permite alcanzar la especificación de punto de rocío de agua e hicrocarburo simultáneamente.
Temperatura de gas de entrada limitada a 45°C.Habitualmente requiere algún método de enfriamiento del gas.
Ajuste de Punto de Rocío de HC - Selección
Ajuste de Punto de Rocío de HC - TSA
Aplicación:
� Temperatura de alimentación menor a 45°C.
� Presión de operación superior a 28.5 bar.
� Especificación de punto de rocío de HC no exigente.
� Gas de alimentación no rico en C3-C6.� Gas de alimentación no rico en C3-C6.
Ajuste de Punto de Rocío de HC - TSA
Ajuste de Punto de Rocío de HC - TSA
Unidad de Remoción de Mercurio
Mecanismo de remoción
Tipo de proceso Tecnología Nombre comercial
Adsorción físicaRegenerativo continuo
(secuencia de adsorción/desorción)
Tamices moleculares UOP HgSIV
Secuestrante No regenerativo continuo Lechos de secuestrante sólidoPuraspec, Sulfatreat Select
Hg, UOP GB-562
Disposición del producto para remoción de Hg:
� Lechos de secuestrantes: habitualmente por contratos con el proveedor, quien los re-procesa y separa el mercurio impregnado en el material.
� Tamices moleculares: realizando una regeneración profunda antes de la disposición, se disponen igual que los tamices moleculares.
Rechazo de N2 – Tecnologías & Selección
ProcesoRango de
Caudal(MMSCFD)
Contenido de N2(%molar)
ComplejidadRecuperación
de HCEstado de la tecnología
Criogénico > 5 6 - 70+ Complejo 98%+ Madura
PSA 2 - 15 4 - 25Simple. La
operación requiere cambio de lechos.
70-90%HC pesados en
gas de cola
Comercilaización reciente
Membranas 0.5 - 25 4 - 25Operación
continua simple
70-90%HC pesados en gas de salida
Comercilaización reciente
Solventes Selectivos
0.5 - 50 4 - 30Complejo.
Circulación de HC elevada
En el solventeAlgunas plantas
instaladas
Manejo de Parafinas
En función a las características y contenido de parafinas se selecciona el tipo de tratamiento a ser implementado:
Contenido
- Filtrando la totalidad del caudal de glicol a inyectar en la descarga de bombas
- Modificando el diseño del separador flash de glicol (mayor tiempo de residencia). Evitar ensuciamiento
MétodoObjetivo
(mayor tiempo de residencia).
- Removiendo hidrocarburos disueltos en la solución de glicol antes que puedan precipitar, a través de un adecuado caudal en el filtro de carbón activado.
- Desarrollando un plan de inspecciones periódicas y limpieza del sistema de glicol.
- Inyectando productos químicos, como dispersantes de parafinas o modificadores de estructura cristalina de parafinas, para evitar precipitación de parafinas en la fase hidrocarburo líquido.
- Modificando el diseño de equipos contemplando los problemas por deposición.
Bajo
Evitar ensuciamiento de intercambiadores e incremento de caída de presión.
Alto
Mantener las parafinas en movimiento en la fase hidrocarburo líquido.
Ubicación Relativa de Unidades de Procesamiento
� Requerimiento de compresión.
� Posibilidad de integración de procesos:
• Solventes físicos.
• Membranas con pre-tratamiento por adsorción (TSA).
• Membranas con pre-tratamiento por refrigeración • Membranas con pre-tratamiento por refrigeración mecánica o JT.
� Selección de materiales.
Endulzamiento Deshidratación Ajuste de punto rocío de HC
?
GAS DE ENTRADA
GAS TRATADO
GAS ÁCIDO
HELIO
TRATAMIENTODE GAS
DESHIDRAT.DE GAS
RECUPERACIÓNDE LÍQUIDOS
PRODUCCIÓNLNG
RECHAZO DENITRÓGENO
REINYECCIÓNDE CO2
VENTACOMPR. GAS
REINYECCIÓNDE GASA POZOS
A VENTA
A POZOS
N2
H2O
CO2
ATM.
Conclusiones – Esquema Global de Procesamiento
PROD.
A VENTA
LNG
TRATAMIENTOCONDENSADOS
ESTABILIZACIÓN CONDENSADOS
REFINACIÓN CONDENSADOS
TRATAMIENTO PRODUCTOS
ALMACENAM. PRODUCTOS
DE GAS DE GAS DE LÍQUIDOS LNG
RECUPERACIÓNAZUFRE
FRACCIONAM.DE LÍQUIDOS
ALMACENAM.LNG
PRODUCCIÓNDE POZOS
SISTEMAGATHERING
ESTACIONES DECOMPRESIÓN
FACILIDADESDE ENTRADA
A PLANTA
NAFTA
GAS OIL
FUEL OIL
ET
AN
O
PR
OP
AN
O
BU
TA
NO
C5+
H2S
CO2
Hg
S
FUEL GAS
Conclusiones
� Deshidratación: reducción de venteo atmosférico de HC en plantas de TEG.
� Endulzamiento: enfoque integral para la selección.
� Ajuste de punto de rocío: tecnología TSA.
� Parafinas: manejo de acuerdo al contenido.
� Ubicación relativa de unidades.
� A pesar de que cada tecnología tiene sus propias ventajas técnicas, el verdadero valor agregado se torna evidente cuando se cumplen todos los requerimientos económicos.
Muchas GraciasMuchas Gracias