UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIAFACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA INGENIERÍA EN GAS Y PETROLEOS PLANTA CRIOGENICA ESTUDIANTES: Jhon Alex Chinchilla Vargas Ervin Serna Breton Daniel Escobar Montenegro DOCENTE: Ing.: Carlos CruzVeizaga MATERIA: PROCESOS DEL GAS NATURAL FECHA: 2/10/2015 COCHABAMBA - BOLIVIA como la temperatura de ebullición del nitrógeno (-195. ANALISIS DE COSTOS EN EL PROCESO CRIOGENICO La producción y consumo del gas natural y su disponibilidad en el mundo facilita su transporte y utilización. y a futuro – actualmente en investigación . por ende. Su uso en la industria de los hidrocarburos se ha incrementado en los últimos tiempos con especial interés en el gas natural. por qué y para qué se usa esta tecnología. 1. Es necesario optimizar los procesos debido al incremento de los márgenes de operación entre los costos de procesamiento y los precios en el mercado. alimentos u otros insumos. La criogenia o denominada también el congelamiento ultra frío. sus características y otros datos de importancia. La criogenia tiene una gran variedad de aplicaciones. . transportado mediante buques especialmente acondicionados a destinos muy lejanos.79 ºC) e incluso más bajas. Para lograr estas temperaturas se usan diversos productos siendo los más conocidos el nitrógeno y el helio. muchos no tenemos claro qué proceso. a propósito del gas natural se hace referencia frecuentemente a las plantas criogénicas. así como sus características de combustión limpia.la posibilidad de criogenizar personas con el fin de acceder a curas de males que los aquejan en el futuro. Por ello. es una técnica utilizada para enfriar materiales a temperaturas muy bajas . y cuáles son sus alcances. INTRODUCCIÓN En los últimos años. ya que los procesos criogénicos han permitido que el gas natural pueda ser licuefactado1 y. La emergente comodidad del gas natural por lo tanto ha creado competencia entre los procesadores de gas natural. es que el presente Informe que busca explicar de forma sencilla lo que implica el proceso de la criogenia. entre las que podemos destacar el procesamiento de metales y de hidrocarburos. el almacenamiento o preservación de vacunas. Sin embargo. 2. Recuperación de líquidos El CO2 es el contaminante común encontrado en el gas natural. Remoción de contaminantes . El concepto de aceite pobre se expandió significativamente a finales de los 50’s y a principios de los 60’s refrigerando el aceite pobre circulante y utilizando el aceite más ligero para mejorar la eficiencia de absorción. Con las consecuentes variaciones en los precios de etano es vital para los procesadores de gas responder a los cambios de mercado para maximizar los beneficios. . La flexibilidad de operar los procesos ya sea para recuperar o rechazar etano sin sacrificar la recuperación de propano. Los procesos criogénicos con turboexpansor ingresaron comercialmente al mercado en los 60’s con sus diseños iniciales teniendo la mínima integración de calor y poco o ningún reflujo. EVOLUCION HISTORICA DEL PROCESO CRIOGENICO Las primeras plantas de absorción o circulaban aceite pobre pesado para la recuperación de propano a condiciones ambientales o refrigeraban el gas para separar líquidos más pesados sin el aceite pobre. Muchos procesos requieren remover el CO2 para evitar la formación de hidratos como CO2-7H2O. es frecuentemente un factor crítico en la determinación del aprovechamiento de una planta procesadora de gas. Los costos de procesamiento para el gas natural pueden ser divididos en dos categorías. . la mayoría de las compañías de transporte de gas y consumidores pueden aceptar una concentración de CO2 permisible contenidos en las corrientes del gas natural. en las secciones frías de la planta de procesamiento. 3. Los procesos de absorción con solvente ligero convencionales operan con solvente con un peso molecular que varía de 140 a 180 gr/grmol. En 1997. PROCESO CRIOGENICO Se caracterizan porque el gas se enfría a temperaturas de -100 a -150 °F (Temperaturas Criogénicas). La tecnología de Mehra para procesos de Absorción mejorada utiliza como solvente el C5+. para recuperación de etano . su esquema básico de procesamiento es diseñado para recuperar en corrientes de gas natural hasta 96% de etano y 99% de propano. Advancedextraction Technologies Inc.. en este caso se requiere que el gas después de la deshidratación tenga un contenido de agua de unas pocas ppm. Durante los 70’s Ortloff desarrolló y patentó varios procesos para la recuperación de líquidos más eficientes y tolerantes al CO2 que básicamente se basaban en: . para recuperación de propano Durante los 80’s estos procesos fueron mejorados aumentando su eficiencia en las recuperaciones de etano y propano. Esta incorporación permitió el uso del C5+ como componente de líquidos del gas natural para utilizarse como solvente preferido. se reintrodujo comercialmente mediante la utilización en Canadá de un solvente mejorado para absorción. Houston. Para elegir la tecnología de procesamiento más eficiente y a menor costo se requieren considerar varios factores. GSP Proceso de Gas Subenfriado. incorporando mejoras en la presaturación y en las ubicaciones de enfriamiento. 4. Con la reciente comercialización en la evolución de solventes mejorados del proceso de absorción. OHR Proceso de Recirculación en el Domo. Para elegir entre el proceso criogénico y el de absorción mejorado deben considerarse todas las variables de las bases de diseño con que se cuenta para determinar qué tecnología ofrece mayor eficiencia a menor costo. es oportuno cuestionar la noción que "los procesos criogénicos han reemplazado a los procesos de absorción". además se . • Se requiere un recobro alto de etano (mayor del 30%). el gas residual debe ser recomprimido y por esta razón la expansión del gas. Las plantas criogénicas son la de mayor rendimiento en líquidos recobrados. Como el gas se somete a caída de presión.necesita que el gas se pueda despresurizar para poderlo enfriar. en lugar de hacerse a través de una válvula. son más fáciles de operar y más compactas aunque un poco más costosas que las de refrigeración. se hace a través de un turbo expandir para aprovechar parte de la energía liberada en la expansión. • Poca disponibilidad de espacio. 5. DIAGRAMA DEL PROCESO CR IOGEN ICO UN DI AGRAMA BAS ICO DE UN PROCESO CR IOGEN ICO ES LA SIGU IENTE: . La selección de una planta criogénica se recomienda cuando se presenta una o más de las siguientes condiciones: • Disponibilidad de caída de presión en la mezcla gaseosa • Gas pobre. • Flexibilidad de operación (es decir fácilmente adaptable a variaciones amplias en presión y productos). . De este separador el líquido y el gas salen aproximadamente a -90 °F y el líquido entra a la desmetanizadora por un punto donde la temperatura de esta sea aproximadamente -90 °F. donde hay una zona de calentamiento. y -150 °F en el tope. Luego se pasa por una unidad de deshidratación para bajarle el contenido de agua a valores de ppm. DESCRIPCION DEL PROCESO El gas inicialmente se hace pasar por un separador de alta presión para eliminar los líquidos (agua y condensados). El gas que sale de este separador pasa por el turbo expandir donde la presión cae a unos 225 IPC y la temperatura cae a -150 °F y a esas condiciones entra a la desmetanizadora. 6. por esto la unidad de deshidratación debe ser de adsorción y el disecante del tipo mallas moleculares. De la unidad de deshidratación el gas intercambia calor con el gas que sale de las desmetanizadora a aproximadamente -150 °F y luego pasa a un separador de baja temperatura. En la desmetanizadora la temperatura varía desde uno 40 °F en el fondo. en el cual se aprovecha el gas residual frío proveniente del domo de la torre demetanizadora y se complementa el enfriamiento con evaporadores de un sistema de refrigeración a base de propano. Como el gas se calienta por la compresión al salir del último compresor. C3 y C4 (o LPG) y NGL. parte de este gas se usa para mantener el fondo de la desmetanizadora a 40 °F y el resto se hace pasar por un enfriador para llevarlo a la temperatura adecuada. aprovechando parte de la energía cedida por la expansión del gas. el gas de alimentación se enfría por medio de un tren de enfriamiento. El líquido que sale de la desmetanizadora son los componentes pesados del gas y se envía a almacenamiento. los condensados son separados y flasheados por una válvula de expansión y alimentados a la torre demetanizadora. después del enfriamiento se . una vez separados pasan por un expansor hasta lograr la temperatura de operación de la torre logrando así el máximo enfriamiento y es alimentado en el domo de la columna. C3 > 90% y C4+ 100%. PROCESO CRIOGÉNICO GSP (PROCESO DE GAS SUBENFRIADO) El proceso GSP es empleado principalmente para la recuperación de etano. o a fraccionamiento para obtener C2. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO CRIOGÉNICO CONVENCIONAL En el proceso con turboexpansor. El gas que sale del tope a -150 °F y 225 LPC intercambia calor con el gas que sale de la unidad de deshidratación y luego pasa a un compresor que es activado por el turbo expandir. la carga principal de la demetanizadora son los vapores provenientes del tren de enfriamiento. y luego otro compresor termina de comprimir el gas para llevarlo a la presión requerida. Este proceso el gas de alimentación es subenfriado. 7. Todo este es el gas residual. 8. que en su composición es básicamente metano. En una planta criogénica los rendimientos en componentes recuperados son: C2 > 60%. esta mezcla es subenfriada y se flashea por una válvula de expansión utilizándolo como vapores fríos reciclados. PROCESO CRÍOGENICO OHR (PROCESO RECIRCULACIÓN DEL DOMO) . el gas seco de alta presión se mezcla con los vapores separados a la salida del tren de enfriamiento. la primera es pasada por un expansor y alimentada en una o más partes intermedias. parte del gas residual del domo de la torre es comprimido enfriado y flasheado por una válvula de expansión y utilizado como reflujo de gas residual frío. 8. A mediados de los 80’s Ortloff investigó nuevos métodos de procesamiento de gas para la recuperación de etano basados en el proceso GSP: 8. la segunda corriente es subenfriada y flasheada por una válvula de expansión y alimentada al domo de la torre actuando como reflujo. 9.separan los condensados y flasheados por una válvula de expansión y alimentados en la torre demetanizadora en la parte inferior. rectificando el vapor proveniente del expansor absorbiendo para la recuperación de los componentes del etano plus como producto del fondo de la torre. Los vapores separados de los condensados son separados en dos corrientes.3 PROCESO CRIOGÉNICO RSVE ENRIQUECIMIENTO CON VAPORES FRÍOS RECICLADOS Como adición al proceso GSP. del gas seco de alta presión.1 PROCESO CRIOGÉNICO CRR REFLUJO DE RESIDUAL FRÍO Como adición al Proceso GSP. se subenfría y se flashea por una válvula de expansión utilizándolo como vapores fríos reciclados. 8.2 PROCESO CRIOGÉNICO RSV VAPORES FRÍOS RECICLADOS Como adición al proceso GSP. Una forma de superar estas limitaciones de equilibrio es flasheando estos vapores en un enfriador para enfriar el domo de la torre y generar el reflujo.2 PROCESO CRIOGÉNICO IOR DOMO MEJORADO RECICLADO En este proceso los líquidos del fondo del absorbedor son aprovechados para reducir la temperatura en el tren de enfriamiento. por lo que es limitado para la recuperación de propano cuando es operado con rechazo de etano por los efectos que los hidrocarburos pesados provenientes de los vapores del separador del tren de enfriamiento se encuentran en equilibrio en el domo de la torre de destilación con reabsorbedor. pero no es muy satisfactorio para la recuperación de etano. una parte del reflujo producido por el condensador y tomado por el domo del absorbedor es utilizado para rectificar los vapores del domo de la deetanizadora. del domo de la torre de destilación los vapores son condensados y utilizados como reflujo en la torre de absorción. 9. A mediados de los 80’s Ortloff investigó nuevos métodos de procesamiento de gas para la recuperación de propano basados en el proceso OHR: 9. normalmente se emplean diseños con dos columnas una de destilación y la otra de absorción. Este proceso es más eficiente para la recuperación de propano e hidrocarburos más pesados que los diseños de GSP. . estos líquidos condensados rectifican los vapores provenientes del expansor alimentados en el fondo de la columna absorbiendo los componentes del propano plus que son bombeados a la columna de destilación para recuperarlos como producto por el fondo. El Proceso OHR es utilizado para plantas de recuperación de Propano plus.1 PROCESO CRIOGÉNICO SFR REFLUJO DE FLUJO FRÍO Este proceso se basa en el diseño del GSP. el solvente rico que sale por el fondo del absorbedor es fraccionado primero con la torre demetanizadora obteniendo una corriente rica de metano por el domo. los líquidos del gas absorbidos en el solvente rico que salen por el fondo del absorbedor son fraccionados en la columna regeneradora del solvente. donde en contracorriente el solvente ligero que entra por el domo le absorbe los hidrocarburos más pesados. por el domo de la columna entra el solvente pobre como C5+ el domo controla a 30°F. como el fondo de la torre agotadora es calentada a fuego directo y la máxima temperatura del proceso se aprovecha este calor para calentar los rehervidores de las torres de proceso y por último ya frío se presatura con metano proveniente de la torre demetanizadora completando así su ciclo. después de la recuperación de calor el solvente pobre es presaturado con gases del domo del absorbedor. PROCESO DE ABSORCIÓN MEJORADA (MEHRA) El proceso Mehra para la recuperación de licuables del gas natural utiliza tecnología de absorción no criogénica para la recuperación de etano plus o propano plus. El solvente enfriado con el evaporador refrigerante fluye al domo del absorbedor. PROCESO DE ABSORCIÓN CON ACEITE LIGERO En este proceso el gas de alimentación es enfriado por un tren de enfriamiento y alimentado en el fondo de el (los) absorbedor (es). El gas de alimentación es pasado por un tren de enfriamiento y es alimentado por el fondo de la columna absorbedora. posteriormente es pasado por una torre deetanizadora donde se separa una corriente rica en etano por el domo y por último en el domo de la torre agotadora se separa los hidrocarburos licuables de gas natural con propano plus. 10. los licuables del gas son separados por el domo del regenerador y el solvente pobre es producido por el fondo. 11. . Del fondo de la torre agotadora el solvente ha sido desprendido de los licuables del gas natural obteniendo como producto el solvente pobre. 12. una planta criogénica es un complejo industrial que hace uso de procesos de enfriamiento a muy bajas temperaturas para conseguir objetivos determinados. SE OBTENE: Etano Propano I sobu t ano t n-Bu ano t Pen anos 12. al igual que el petróleo. 12. transportado mediante buques especialmente acondicionados a destinos muy lejanos 12. con la finalidad de hacer su envío física y económicamente viable a través de grandes distancias. APLICACIONES Su uso en la industria de los hidrocarburos permiten que el gas natural pueda ser licuefactado y.2. es una combinación de hidrocarburos . por ende. Buque de transporte de Gas Natural Licuefactado (LNG) El gas natural.1 SEPARAR EL GAS NATURAL DE SUS LÍQUIDOS Gas natural licuefactado es aquel gas que ha sido reducido en volumen – hasta en 600 veces su tamaña original .2 LAS PLANTAS CRIOGÉNICAS Y LOS HIDROCARBUROS En términos muy sencillos. con otros hidrocarburos e incluso en algunos casos con agua. para que el gas natural extraído del yacimiento pueda ser usado por los .1 MEDIANTE LA DESTILACIÓN CRIOGÉNICA. En un yacimiento de gas natural es posible encontrar gas natural combinado con petróleo.y convertido a líquido. No obstante. etano y líquidos en fase vaporizada) del yacimiento. Existen 3 tipos de procedimientos para realizar esta separación: absorción refrigeración criogenización Este último el más eficiente y un poco más costoso. 4 El gas natural es reducido en volumen para poder ser enviado a su siguiente destino. enviado a través de un gasoducto. en la cual se reduce la cantidad de agua presente en él a pequeñas cantidades (incluso partículas por millón) 2 Seguidamente. o en caso cont rario. Producto de este proceso se obtienen el gas natural seco y líquidos livianos de gas natural. No obstante.3 PARA LICUEFACTAR EL GAS NATURAL con la finalidad de hacer viable su transporte a puntos lejanos.consumidores finales este debe pasar por un proceso para obtener lo que se conoce como gas natural seco. siendo en el caso del Perú. 5 Por su parte l os lí qui dos de gas nat ural result ant es están listos para ser enviados a al macenar. del cual se obtiene como resultado final gas natural húmedo por un lado y los líquidos más pesados de gas natural por otro. el gas natural es poco denso y ello dificulta . un gas natural al cual se le han extraído ciertos componentes que en conjunto formarán lo que se conoce como líquidos de gas natural. para ser enviados a la planta de procesamiento 12. es decir. el gas natural pasa a un separador de baja temperatura. éste puede ser enviado directamente en fase gas para su uso directo por industrias y otros usuarios. Tras la separación del gas natural de sus líquidos. o puede tener como destino la exportación a otro país. 1 Una vez extraído el gas natural (compuesto de metano. 3 El gas natural húmedo es enviado a una des-etanizadora tras haber pasado por un “Turbo Expander” en el cual se reduce la presión y la temperatura del mismo. el producto es trasladado hasta la unidad de deshidratación. en el caso de la licuefacción) y hacer su transporte física y económicamente viable. con la finalidad de aumentar su densidad (hasta en 600 veces. 1 El gas natural proveniente del yacimiento es recibido en la planta de licuefacción y es enviado a una columna de aminas en la cual se remueve el dióxido de carbono –así como otros compuestos que pudiesen estar presentes. y con ello evitar su posible congelamiento en los procesos posteriores. Por este motivo. El gas natural para ser licuefactado es sometido a temperaturas de hasta –163.hasta ser condensado por medio de otro ciclo de refrigeración. En estos procesos se usan sistemas criogénicos en la medida en que son llevados a cabo a temperaturas muy bajas.para evitar que este pueda causar problemas en los procesos posteriores. 3 Una vez deshidratado el gas natural pasa a una unidad en la cual se inicia los procesos de pre-enfriamiento utilizando fluidos frigoríficos como el propano.1 ºC. el gas natural en f orma lí qui da es envi ado a l os t anques de almacenamiento a una t emperatura apr oxi mada de -163 º C y con una presión de 1.08 bar esper ando a que sean embarcados en buques especiales o camiones cisterna que cuent an con sistemas que permit en mantener la t emperat ura y car acterísti cas del gas nat ural lí qui do hasta que llegan a su pun ot de dest no i . en la cual su temperatura se reduce considerablemente . el gas natural es enviado a una unidad de deshidratación para secar el gas hasta que contenga menos de 1 parte por millón de agua en volumen. en ciclos termodinámicos de refrigeración. principal componente del gas natural. el gas natural debe ser comprimido en estaciones de compresión que se intercalan a lo largo de los gasoductos o licuefactado en plantas especiales. 2 Posteriormente.hasta -161 ºC que es la temperatura en la cual el metano. . 4 Seguidamente. 5 F ina lmente. el gas natural pasa a la unidad criogénica. se convierte en líquido .su transporte para ser exportado desde el lugar donde fue extraído hasta el lugar en el que finalmente será consumido. Hudson Hank y Wilkinson John. ya que al licuefactar el gas. .1999. La primera es separar el gas natural de sus líquidos. “Next generation processes for NGL recovery”. Texas. En Gas Processing. CONCLUSIONES Un uso muy común de las plantas criogénicas es para el tratamiento de hidrocarburos. 1998. 13. P 13. lo que se está haciendo es pasarlo a su estado líquido. Dallas. debido a que es mucho más fácil transportar en pipas un líquido a un gas. Ortloff Engineers. El segundo fin de la tecnología criogénica en los hidrocarburos es licuefactar el gas natural. estos se pueden obtener por procesos criogénicos gracias a la condensación de dichos líquidos y luego son extraídos por un proceso de extracción o un fraccionamiento de líquidos. 77ª convención de la Gas Processors Association. ¿Cuál es la finalidad de esto? la licuefacción se realiza exclusivamente para hacer viable el transporte del gas natural. “Guidelines offered for cryogenics or absorption for gas processing”. para los cuales se pueden realizar dos cosas en este tipo de plantas. MehraYuv y Gaskin Thomas. REFERENCIA BIBLIOGRAFÍA. Pitman Richard. Ltd.