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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


GAS DE POZO GAS DE VENTAENDULZAMIENTO


¿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


Recuperación de líquidos

GAS DE POZO GAS DE VENTAAJUSTE DE PUNTO


¿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


GAS DE POZO GAS DE VENTAMRU

(Unidad de Remoción


¿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


GAS DE POZO GAS DE VENTARECHAZO DE N2


¿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


¿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


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


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.



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


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.



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

Unidad de Remoción de Mercurio

Mecanismo de remoción




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

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