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DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL

23-5-2018

DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL La deshidratación del gas natural se define como la extracción del agua que está asociada, con el gas natural en forma de vapor y en forma libre.

WILSON PARRAGA SUAREZ

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DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL METODOS DE DESHIDRATACION

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DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL  INTRODUCCION Los sistemas de deshidratación de gas natural extraen agua saturada de las corrientes de gas para cumplir con las especificaciones del gas de venta y evitar los problemas asociados con el transporte de gas con trazas de agua como la corrosión, perdida de volumen útil por condensación y la formación de hidratos Los mecanismos utilizados para deshidratar el gas son: absorción, adsorción, procesos con membranas y refrigeración. Estos métodos pueden ser utilizados de forma individual o combinados para reducir el contenido de agua hasta que cumpla la especificación requerida.

 PROCESAMIENTO DEL GAS NATURAL El objetivo es eliminar los contaminantes, los componentes corrosivos (agua y ácido sulfhídrico, este último también por su carácter contaminante), los que reducen el poder calorífico, (dióxido de carbono y nitrógeno) y los que forman depósitos sólidos a bajas temperaturas (nuevamente agua y dióxido de carbono), para después separar los hidrocarburos más pesados que el metano, que constituyen materias primas básicas para la industria petroquímica. 

CONTENIDO DE AGUA EN EL GAS NATURAL El gas natural normalmente está saturado con vapor de agua a las condiciones de presión y temperatura de operación. El gas natural no tratado contiene, por lo general, de 20 a 100 libras de agua por MMPCS de gas, de acuerdo con su temperatura. Todo el gas natural producido contiene agua. La mayoría de esta agua se encuentra en forma líquida y puede ser removida pasando el gas a través de separadores. Sin embargo aun después de pasar el gas por los separadores quedara agua en forma de vapor. Si este vapor se condensa parcialmente, por efecto de variaciones en la presión y la temperatura del gas, podrían producirse diversos problemas en tuberías y plantas de procesamiento, tales como:  Corrosión en tuberías: Causadas por el H2S y/o el CO2 los cuales se disuelven en el agua formando ácidos que son altamente corrosivos.  Reducción de la capacidad de transmisión de gas en las tuberías: el agua líquida puede depositarse en las partes bajas de las tuberías e incrementar la caída de presión y/o producir tapones de líquido. Por otro lado, la presencia de agua libre también ocasiona serios problemas en plantas de extracción de líquidos del gas natural y en equipos secundarios tales como: intercambiadores de calor, compresores, instrumentos, etc.  Formación de hidratos: Los hidratos son cristales formados por agua líquida e hidrocarburos livianos, CO2 o H2S. Estos cristales se pueden formar aun a altas presiones y temperaturas mayores de 32° F. Los hidratos pueden taponar válvulas, conexiones, líneas de gas, etc. WILSON PARRAGA SUAREZ

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HIDRATOS En un principio existía la creencia de que el hidrato era el resultado de la congelación del agua existente en el gas. Se ha comprobado que los vapores de agua e hidrocarburos (gasolina) se combinan para formar el hidrato (4 a 1), el que bajo ciertas condiciones puede formarse a temperaturas aún por encima del punto de congelación del agua. Los hidratos son compuestos sólidos que se forman como cristales, tomando apariencia de nieve, se forman por una reacción entre el gas natural y el agua, su composición es aproximadamente un 10 % de hidrocarburos livianos (butano, propano, etano y metano) y /o gases ácidos (CO2 y H2S) y un 90 % de agua, su gravedad específica es de 0.98 y flotan en el agua pero se hunden en los hidrocarburos líquidos.  Las condiciones para que se formen los hidratos son: Baja temperatura (temperaturas menores que de la formación de hidratos a la correspondiente presión de operación), alta presión, gas con agua libre o cerca del punto de rocío.  Factores que afectan a la formación • Presencia de agua líquida. • Baja temperatura • Alta presión. La formación de hidratos se acelera debido a la agitación, pulsaciones de presión (altas velocidades o turbulencia), cristales de hidratos incipientes, y se favorece en sitios tales como: un codo en una tubería, placas de orificio, termo pozos e incrustaciones y productos de corrosión sólidos en tuberías.

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PUNTO DE ROCÍO  Definición.- Es la temperatura a la cual condensa la primera gota de líquido cuando a una mezcla constituida por vapor y un gas se la enfría a presión constante.  El descenso del punto de rocío de una corriente de gas natural.-Se define como la diferencia entre la temperatura de rocío del agua en el gas de alimentación de un proceso, y la temperatura de rocío del agua en el gas de salida. La diferencia entre el contenido de agua del gas de entrada y el gas de salida es la cantidad de agua que debe ser removida mediante deshidratación.

 DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL La deshidratación del gas natural es el proceso de quitar el vapor de agua contenido en la corriente de gas para bajar la temperatura a la cual se condensa. Esta temperatura es el punto de roció y por ello el proceso de deshidratación se llama también acondicionamiento del punto de roció. Este proceso debe ejecutarse por las siguientes razones:  El gas se combina con agua libre, o liquida para formar hidratos sólidos, que pueden taponar las válvulas conexiones o tuberías.  El agua puede condensarse en las tuberías ocasionando bolsones de líquido, causando erosiones y corrosión. WILSON PARRAGA SUAREZ

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 El agua presente en el gas natural puede combinarse con el CO2 y el H2S que pudieran estar presentes, tornando corrosivo al gas.  El vapor de agua aumenta el volumen de gas a ser transportado  El vapor de agua disminuye el poder calorífico del gas.  Las operaciones de las plantas criogénicas o absorción refrigerada pueden verse entorpecidas por los congelamientos.  Los contratos de venta de gas y las especificaciones de transporte por los gasoductos fijan un contenido de agua máximo, generalmente 7 libras de agua por millón de pies cúbicos de gas.

 TECNICAS PARA DESHIDRATAR EL GAS NATURAL La deshidratación del gas natural puede hacerse con los siguientes procesos:  Absorción, usando un líquido higroscópico como el glicol.  Adsorción, utilizando un sólido que absorbe el agua específicamente, como el tamiz molecular, gel de sílice y aluminatos.  Inyección, bombeando un líquido reductor del punto de rocío, como el metanol.  Expansión, reduciendo la presión del gas con válvulas de expansión y luego separando la fase liquida que se forma.

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PROCESO DE ABSORCION La absorción es la disolución de una parte de la fase gaseosa en una fase liquida llamada absorbente. En el caso de la deshidratación por absorción el absorbente debe reunir las condiciones de una alta afinidad para el agua, un bajo costo, estabilidad y durante la regeneración baja solubilidad con los hidrocarburos. La deshidratación por glicol es un proceso de absorción donde el vapor de agua se disuelve en una corriente de glicol líquido. Seguidamente este vapor de agua es extraído del glicol mediante aplicación de calor, al hervir el agua se desprende del glicol, el cual se regenera o reconcentra tornándose apto para volver a ingresar al proceso.

 DEFINICION DE GLICOL El glicol es un producto químico orgánico, de la familia de los alcoholes, que naturalmente tiene gran avidez por el agua; es prácticamente imposible mantenerlo en máxima pureza en contacto con el ambiente, porque absorbe la humedad del aire. Esta importante propiedad es aprovechada para estos procesos de deshidratación, porque además son muy estables, con una elevada temperatura de degradación, de tal manera que los convierten en óptimos para ponerlos en contacto con gases, reteniendo el agua contenida en cualquiera de sus formas.

 TIPOS DE GLICOL ETILEN GLICOL.- Se usa como inhibidor de hidratos inyectando en las líneas, y pueden ser recuperados del gas por medio de separación a temperaturas por debajo de 50°F, no es apropiado para torres a causa de su equilibrio de vapor muy alto, que tiende a perder la fase de gas en la torre de contacto. Tiene la más baja solubilidad en los condensados, pero la más alta perdida por vaporización. DIETILEN GLICOL.- Su presión de vapor alta lleva a pérdidas grandes en el contactor. Su temperatura. De descomposición es baja (328°F), lo cual requiere bajas temperaturas en el reconcentrador (315 a 340°F), por lo cual no se puede purificar lo suficiente para la mayoría de las aplicaciones. Se lo usa para ser inyectado en las líneas y actuar como inhibidor de formación de hidratos. Este es un proceso de corriente paralela, no tan eficiente como los procesos a contracorriente realizada en las torres de absorción. TRIETILEN GLICOL.- Es el más común, se lo reconcentra a temperaturas entre 340 y 400°F para lograr una alta pureza. En el absorbedor no debe trabajarse por encima de 120 °F por que tiende a tener altas perdidas de vapor hacia la corriente de gas. Tiene la menor perdida por vaporización pero la mayor solubilidad en los condensados. TETRAETILEN GLICOL.- Es más caro que el TEG pero tiene menos pérdidas a altas temperaturas de contacto. Reconcentra entre 400 a 430 °F.

 VENTAJAS DE LOS GLICOLES Ventajas con respecto a los desecantes sólidos:  Costos de instalaciones menores; una planta de glicol para procesar 10 MMscfd cuesta 50% menos que una de desecante sólidos, una planta para procesar 50 MMscfd cuesta 33% menos si trabaja con glicol. WILSON PARRAGA SUAREZ

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 Menores caídas de presión (5 a 10 psi, en vez de 10 -50 psi para desecantes sólidos)  Es un proceso continuo  La preparación del glicol (y su regeneración) se consigue rápidamente. El recargado de las torres desecantes sólidos es una operación demorada que a veces requiere la interrupción de las operaciones.  Las unidades de glicol requieren menos calor de regeneración por libra de agua removida, bajando de ese modo los costos operativos.  Las unidades de glicol pueden deshidratar al gas natural hasta 0.5 lb de agua/MMscfd  Las unidades de TEG son más simples para operar y mantener. Pueden ser fácilmente automatizadas para operaciones no atendidas en lugares remotos.  DESVENTAJAS  Los puntos de roció al agua por debajo de -25°F requieren gas de despojamiento y una columna de platos.  El glicol es susceptible a la contaminación  El glicol es corrosivo cuando está contaminado o descompuesto.  DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS DE UNA PLANTA DESHIDRATODRA CON TEG  Depurador de entrada .- es el encargado de separar los contaminantes que llegan con la corriente de gas, tales como los hidrocarburos líquidos, agua libre, partículas sólidas y los compuestos químicos que han sido agregados previamente al gas natural, los cuales suelen causar efectos nocivos.  Absorbedor o contactor.- La función del absorbedor es poner en contacto el gas húmedo con el glicol, para que el glicol pueda remover el vapor de agua del gas húmedo. Existen contactores que usan bandejas (tipo burbuja o campanas) o empaques regulares en su parte interna para efectuar el contacto directo del gas y el glicol. En cualquiera de los dos casos el contacto es en flujo inverso. Su tamaño estará en función del volumen de gas a tratar, del diseño interior y de la cantidad de agua a extraer; en definitiva el tamaño determinará el tiempo de contacto glicol - gas.

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 Tanque de flasheo o separador de gas -condensado – glicol.- Sirve para recuperar el gas que esta disuelto en la solución de glicol en el contactor, también como cualquier hidrocarburo líquido que sea transportado fuera del contactor por la solución de glicol. El gas sale por la parte superior del recipiente y es venteado o puede ser usado para suplir el gas combustible requerido para el reherbidor.  Filtros.- En los sistemas de deshidratación del gas normalmente se usan dos tipos de filtros:  filtros de sólidos son de malla fina de media o cartucho usados para eliminar sólidos, partículas que pueden causar erosión de los émbolos de las bombas, sellos de los discos y válvulas, atascamiento del equipo y formación de espuma.  Filtros de carbón activado.- son usados para eliminar hidrocarburos, productos de degradación del glicol, surfactantes, químicos usados para tratamientos de pozos, aceites lubricantes de compresores.

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 Bombas de glicol.- Son las únicas partes movibles de toda la unidad, retorna el glicol pobre de baja presión al contactor de alta presión, se usan de tres tipos: operación a alta presión, operadas con líquido a alta presión y las impulsadas por motor eléctrico. Para unidades más grandes de deshidratación se usan bombas de desplazamiento positivo, de cilindros múltiples. Montadas horizontalmente e impulsada por un motor eléctrico.  Tanque de compensación.- Es un recipiente usado para almacenar glicol regenerado para la succión de la bomba, generalmente está construido como parte integral del rehervidor o en forma separada.  Intercambiadores de calor.- El intercambiador glicol-glicol quita el calor del glicol pobre, caliente, que retorna al absorbedor y lo entrega al glicol rico que va al destilador ahorrando energía. El intercambiador glicol-gas sirve para calentar ligeramente el gas seco que sale del absorbedor y enfriar ligeramente el glicol caliente entrante. Los intercambiadores de glicol en una unidad e glicol están diseñadas para:  Suministrar el glicol pobre al absorbedor 5-15 °F más caliente que el gas seco que deja el absorbedor. Este objetivo se logra colocando un enfriador aguas abajo del intercambiador de glicol rico-pobre.  Mantener el tope del destilador de despojamiento a 210°F (a nivel del mar). El glicol rico, frío, puede usarse como el refrigerante para el serpentín de reflujo.  Controlar el precalentamiento del glicol rico que entra al destilador despojador a un máximo.  Columnas de destilación.- Es el recipiente localizado en la parte superior del reherbidor donde tiene lugar la destilación del glicol y agua. Las columnas destiladas están normalmente empacadas y tienen condensadores con aletas o espirales de reflujo (serpentines) en la parte superior para enfriar los vapores de glicol y parte de vapor de agua de salida, para proveer el reflujo para la columna. Este arreglo controla la condensación y reduce las pérdidas de glicol. El vapor de agua que sale del tope del despojador contiene pequeñas cantidades de hidrocarburos volátiles y se lo ventea normalmente a la atmósfera.  Reherbidor.- Es el recipiente que suministra calor para separar el glicol y el agua por simple destilación. El glicol es calentado a una temperatura entre 380 y 400°F. Para remover suficiente vapor de agua para regenerar el glicol en 98.5 -99%. Los reherbidores pueden ser de fuego directo o calentados por vapor o aceite caliente. El nivel de glicol en el reherbidor es mantenido por un vertedero de derrame. El exceso de glicol fluye hacia dentro del tanque de compensación por gravedad.

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ESQUEMA DE LA REGENERACION DE GLICOL

El funcionamiento de un sistema de deshidratación con glicol seria el siguiente: El gas de entrada llega a un depurador de entrada, donde se quita las impurezas sólidas o liquidas, luego el gas entra por la parte inferior de la contactora fluye en contracorriente con el glicol pobre que desciende. El glicol pobre entra por el tope del contactor donde fluye hacia abajo de plato en plato y absorbe el agua del gas natural que va ascendiendo, el gas que sale por el tope del contactor es gas seco que pasa a través de un intercambiador de calor gas/glicol y luego se va a la línea de gas de venta. El glicol rico deja el absorbedor y entra a un serpentín enfriador que controla la tasa de reflujo de agua en el tope del despojador. Este control de temperatura asegura que el vapor de agua que deja la columna destiladora no acarree exceso de glicol. Se mejora el intercambio de calor entre el glicol rico, frío y el glicol pobre caliente utilizando dos o más intercambiadores de calor de corazatubo, en serie. El aumento de calor recuperado disminuye el consumo de combustible en el reherbidor y protege de sobrecalentamiento a las bombas de circulación de glicol. El glicol rico se vaporiza en el tanque de flasheo donde se le quita el gas y cualquier hidrocarburo líquido que estuviera presente, que puede usarse como combustible, o como gas de despojamiento, se filtra el glicol antes de ser calentado en el reconcentrador.

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PROCESO DE DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL Y REGENERACION DEL

GLICOL

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ABSORCION FISICA POR INYECCION Son las llamadas Plantas de Ajustes de Punto de Roció “De Point”, estas plantas permiten cumplir dos objetivos del acondicionamiento simultáneamente: La deshidratación y el desgasolinaje. Básicamente el proceso consiste en provocar la condensación del vapor de agua y de los hidrocarburos pesados mediante el enfriamiento. El glicol que se usa en este sistema es el monoetilen glicol por su doble acción como absorbente y anticongelante.  PROPIEDADES NECESARIAS EN LOS REFRIGERANTES Para tener uso apropiado como refrigerante, se busca que los fluidos cumplan con la mayor cantidad de las siguientes características:  Baja temperatura de ebullición: Un punto de ebullición por debajo de la temperatura ambiente, a presión atmosférica. (evaporador)  Fácilmente manejable en estado líquido: El punto de ebullición debe ser controlable con facilidad de modo que su capacidad de absorber calor sea controlable también.  Alto calor latente de vaporización: Cuanto mayor sea el calor latente de vaporización, mayor será el calor absorbido por kilogramo de refrigerante en circulación.  No inflamable, no explosivo, no tóxico.  Químicamente estable: A fin de tolerar años de repetidos cambios de estado.  No corrosivo: Para asegurar que en la construcción del sistema puedan usarse materiales comunes y la larga vida de todos los componentes.  Moderadas presiones de trabajo: las elevadas presiones de condensación (mayor a 350-400 psi) requieren un equipo extra pesado. La operación en vacío (menor a 0 psi) introduce la posibilidad de penetración de aire en el sistema.  Fácil detección y localización de pérdidas: Las pérdidas producen la disminución del refrigerante y la contaminación del sistema.  Inocuo para los aceites lubricantes: La acción del refrigerante en los aceites lubricantes no debe alterar la acción de lubricación.  Bajo punto de congelación: La temperatura de congelación tiene que estar muy por debajo de cualquier temperatura a la cuál pueda operar el evaporador.  Alta temperatura crítica: Un vapor que no se condense a temperatura mayor que su valor crítico, sin importar cuál elevada sea la presión. La mayoría de los refrigerantes poseen críticas superiores a los 200ºF.  Moderado volumen específico de vapor: Para reducir al mínimo el tamaño del compresor.  Bajo costo: A fin de mantener el precio del equipo dentro de lo razonable y asegurar el servicio adecuado cuando sea necesario.

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 VENTAJAS DEL USO DEL PROPANO COMO REFRIGERANTE  Tiene presión positiva a la temperatura de evaporación  Condensa con aire o agua a baja presión  La baja relación de compresión permite operar en dos etapas  Calor latente de evaporación elevado  Bajo costo y buena disponibilidad  PROBLEMAS COMUNES CON EL USO DEL PROPANO  Mala calidad del propano de refrigeración. Hay que tratar que el propano posea muy bajo contenido de etano. Porcentajes de más del 3% de este último, traen como consecuencia presión de condensación más alta que la de diseño y en consecuencia, desde el punto de vista mecánico, una mayor solicitud de los metales, y analizado termodinámicamente un menor rendimiento volumétrico del compresor.  Se debe poner especial atención en la lubricación de los cilindros compresores a fin de evitar un “lavado” de los mismos y consecuentes engrana duras de pistón y camisa. Es aconsejable el uso de aceites sintéticos, no-miscibles con los hidrocarburos. Esta última observación obliga, a la instalación de un eficiente separador de aceite a la salida del compresor, de lo contrario a través del tiempo se deposita en los intercambiadores de calor disminuyendo sensiblemente la eficiencia térmica.  PROCESO DE DESHIDRATACION 1 Preparación y almacenamiento del glicol.- El glicol es preparado con agua desmineralizada en una proporción de 80% de glicol y 20% de agua, es almacenada en tanques, que poseen colchones de gas para evitar la entrada de oxígeno al sistema. 2 Sistema de inyección de glicol a la corriente de gas.- De los tanques de almacenamiento con una bomba se lleva hasta el regenerador de glicol en donde por efecto de temperatura transmitida por la circulación de aceite caliente se logra ajustar la relación en peso de glicol deseada 80% a 81%. Luego se comunica este reboiler con el acumulador de glicol. Del acumulador de glicol sale y atraviesa un intercambiador de calor glicol pobre/rico para enfriar el glicol pobre y entra a la succión de una bomba alternativa, la misma descarga y efectúa la inyección de la solución de glicol pobre al intercambiador gas-gas, al intercambiador gas-líquido, y una última inyección en el intercambiador de refrigeración secundaria (Chiller). En estos tres puntos se produce la absorción del vapor de agua de la corriente de gas, el glicol rico se junta en un separador frío (separador de baja temperatura), luego es enviado al sistema de estabilización (separador flash de condensado). Luego de circular por los filtros, la solución pasa a través del intercambiador de Glicol Rico/Pobre el cual adiciona calor antes de entrar a la sección de empaque de la columna de destilación, este intercambiador es calentado con la solución pobre proveniente del acumulador de glicol En la torre de destilación el exceso de agua es separada de la solución de glicol rico, mediante evaporación. La solución de glicol fluye hacia el reboiler de glicol donde se recalienta, calor provisto por la circulación de aceite caliente a través de un tubo que atraviesa al intercambiador sumergido en solución de glicol. WILSON PARRAGA SUAREZ

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Obteniendo así la regeneración del glicol o solución de glicol pobre. Una vez el fluido se precipita hacia el acumulador de glicol este se encuentra preparado para iniciar nuevamente el ciclo de inyección al sistema. CHILLER: Es un intercambiador de calor con tubos en “U”, donde el refrigerante fluye por el lado del casco. La sumergencia de los tubos es de gran importancia porque esto determina el rendimiento del proceso. El líquido entra al Chiller a una temperatura que está entre 37 y 43 °F (3 y 6 °C) por debajo de la temperatura a la que se debe enfriar el fluido que está en el lado de los tubos. Al intercambiar calor, el refrigerante se calienta y empieza a vaporizar, bajando el ingreso de más refrigerante. El vapor que sale del Chiller va a un compresor. 3

Recuperación y Regeneración del glicol.- La solución de glicol rica que sale del separador flash de condensado fluye a través del serpentín de la columna de destilación. Luego este flujo es pre-calentando, por el calor provisto por el glicol pobre proveniente del acumulador de glicol, pasa a través de un intercambiador de glicol antes de ser recepcionado en el tanque de flasheo de glicol donde debido al aumento de temperatura y baja presión los gases disueltos en el glicol son desprendidos y los hidrocarburos líquidos arrastrados en la solución pueden ser decantados hacia el sistema de recolección. Luego pasa a través de filtros de sólidos y carbón activado para eliminar las impurezas e hidrocarburos del sistema. CONDENSADOR Es un intercambiador de calor donde el refrigerante va por el lado del casco y es enfriado con agua fría o puede ser un enfriador de aire, para luego volver al acumulador en fase líquida. ECONOMIZADOR Es un separador que es empleado a veces, asumiendo dos etapas de compresión. Este es ubicado entre el acumulador y el Chiller y separa el gas del líquido. El gas frío es enviado a la Inter. – etapa del compresor, economizando la potencia del compresor y también permite obtener mayor

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cantidad de líquido refrigerante que entre al Chiller para evitar la falta de sumergencia.

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DESHIDRATACION POR ADSORCION CON SÓLIDOS El proceso de adsorción es una forma de adhesión entre una superficie sólida y el vapor del líquido que aparece con una capa muy delgada y se sostiene merced a la atracción entre los materiales y las características particulares de los mismos. La cantidad de líquido adsorbido en este caso agua, varia con la naturaleza y el área superficial del desecante usado. También se cree que la adhesión del agua a la superficie sólida esta suplementada por condensación capilar, o sea que aparte del agua se condensa y es retenida en los canales capilares en el interior del desecante. Cuando el gas contacta las partículas sólidas del desecante el agua es adsorbida hasta que se alcanza un equilibrio que esta descrito en tres variables: temperatura de contacto, contenido de agua del desecante, o capacidad estática (peso de agua/peso de desecante seco), y contenido de agua del gas (presión parcial del agua o punto de roció del agua)  VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PROCESO DE ADSORCION Ventajas  Alcanzan puntos de rocío muy bajos requeridos para plantas criogénicas.  Se adaptan a cambios muy grandes en las tasas de flujo.  Son menos susceptible a la corrosión o al espumamiento. Desventajas  Los costos iniciales de instalaciones son mucho mayores a la de una unidad de glicol  Es un proceso de bacheo. Tiene caídas de presión altas a través del sistema  Los desecantes pueden envenenarse con líquidos u otras impurezas del gas.  Altos requerimientos de espacio y peso  Altos requerimientos de calor de regeneración y altos costos de utilidades.  DESECANTES Los adsorbentes más comúnmente usados para secar fluidos de petróleo son: silica gel, bolitas de silica gel, alúmina activada, tamices moleculares.  Geles de sílice.- La silica gel es un material duro, áspero, con buenas características de resistencia a la atrición (desgaste por fricción), y está disponible comercialmente en forma de polvo, gránulos o esferas de varios tamaños.  Bolitas de silica gel.- La capacidad de adsorción es la misma que la de la silica gel común, solo que la densidad bruta y la capacidad por unidad de volumen es mayor.  Alúmina activada.- Es una alúmina parcialmente hidratada, poros, amorfa.  Tamices moleculares.- Son zeolitas, cristalinas o aluminio-silicatos que tienen una estructura uniforme tridimensional interconectada de tetraedros de sílice y de aluminio Estos cristales de zeolita sintética se fabrican para que contengan

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cavidades de interconexión de tamaño uniforme, separados por poros o aberturas estrechas igualmente uniformes.  SELECCIÓN DEL DESECANTE  La selección se basa en lo económico y en las condiciones del proceso. Muchas veces los desecantes son intercambiables y el equipo diseñado para un producto puede ser efectivamente operado con otro.  La selección del desecante debe ser hecha sobre la base de las siguientes consideraciones:  Presión, temperatura y composición del gas de entrada  Punto de rocío al agua requerida a la salida.  Requerimientos de recuperación de Hcb.  Costo de capital y de operación.  DESCRIPCION DEL PROCESO Y RESPECTIVOS EQUIPAMIENTOS Si el secado del gas debe ser hecho en una operación continua es necesario tener lechos de desecantes múltiples, ya que estos operan en una forma cíclica. Hay tres ciclos que se ejecutan alternadamente en cada deshidratador. Hay un ciclo de adsorción, o deshidratado, un ciclo de calor o regeneración del lecho y un ciclo de enfriamiento del mismo. Los componentes típicos de una unidad de desecante sólido son:  Separador de gas de entrada  Dos o más contactores de adsorción llenos con desecante sólido.  Un calentador de alta temperatura para proveer el gas caliente de regeneración para reactivar el desecante en las torres.  Un enfriador del gas de regeneración para condensar el agua del gas de regeneración.  Un separador del gas de regeneración para quitar el agua que se ha condensado del gas de regeneración  Tuberías, distribuidores, válvulas conmutadoras y controles para dirigir y controlar el flujo de los gases de acuerdo a los requerimientos del proceso.  DESCRIPCION DEL PROCESO Torre adsorbedora.- Es un recipiente cilíndrico con dos distribuidores de las corrientes de gas en ambos extremos, soportes para el lecho colocados en su parte inferior, una carga de adsorbente, conexiones para la remoción del mismo y un muestreador. El soporte del lecho debe soportar tanto el peso muerto del desecante, como la carga viva de la presión fluyente. Puede ser una malla de acero inoxidable, con aberturas de malla menores que las partículas del desecante, soportada horizontalmente sobre vigas y anillos soldados. El gas se introduce en la parte superior de la torre en forma radial y baja velocidad puede usarse una tubería ranurada tipo criba, o un tipo canasto perforado. Se recomienda proteger la parte superior de la camada de desecante colocando una capa de 4 a 6 pulgadas de bolas de1/2” a 2” de diámetro. En el ciclo de adsorción el gas húmedo de entrada fluye hacia abajo a través de la torre. Los componentes a ser retirados son adsorbidos a tasas que dependen de su WILSON PARRAGA SUAREZ

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naturaleza química, el tamaño de las moléculas y el tamaño de poros del adsorbente. Las moléculas de agua se adsorben primero en las camadas superiores del lecho. Los gases hidrocarbonados secos se adsorben a través del lecho. A medida que las capas superiores del desecante se saturan con agua, el agua en la corriente de gas húmedo comienza a desplazar los hidrocarburos previamente adsorbidos en las camadas más bajas. Los hidrocarburos líquidos también serán adsorbidos, y llenaran espacios porosos que, de otro modo, estarían disponibles para moléculas de agua. Calentadores de Regeneración.- En cualquier tiempo dado, al menos una de las torres debe estar adsorbiendo mientras las otras torres están siendo calentadas o enfriadas para regenerar el desecante. Cuando una torre se la conmuta el ciclo de regeneración algo del gas húmedo, es decir una pequeña parte de la corriente del gas de entrada (5 a 10 %) es desviada y se calienta temperaturas entre 450 y 600 °F, en el calentador de alta temperatura. El gas calentado que sale del regenerador se dirige luego a la torre para quitar el agua previamente adsorbida, al calentar la torre, el agua capturada en los poros del desecante se convierte en vapor y es adsorbida por el gas natural caliente que está pasando. Este gas que fluye de abajo hacia arriba deja el tope de la torre y se lo enfría a fin de condensar el agua que ha arrastrado, este enfriador de regeneración trabaja con aire, agua o gas natural, pero generalmente se usa aire para enfriar la corriente de regeneración, dentro de 15 a 20 °F con respecto a la temperatura del aire. El agua condensada en el enfriador se separa en el separador de gas de regeneración, que es un recipiente horizontal trifásico dimensionado para acomodar cualquier acumulación que surgiere. Una vez que se ha secado el lecho , es necesario enviar gas frío para volverlo a las temperaturas de operación normales, antes de ponerlo en servicio, se hace con gas deshidratado, y si es con gas húmedo, hay que deshidratarlo primero , ya que el paso por una corriente caliente no es suficiente para deshidratar el gas.  CONSIDERACIONES DE DISEÑO  Sentido del flujo.- Se recomienda flujo hacia abajo cuando se trata de deshidratación de gas, y flujo hacia arriba cuando se trata de deshidratación de hidrocarburos líquidos. En caso de los hidrocarburos líquidos, como estos siempre llevan algo de componentes gaseosos, el flujo hacia arriba permite que las burbujas de gas pasen a través del lecho de deshidratación, Si el flujo de líquido fuera hacia abajo, habría acumulación de gas en el tope de la torre, reduciendo progresivamente la cantidad de desecante expuesto al líquido.  Temperatura.- Las plantas de adsorción son muy sensibles a la temperatura del gas de entrada, ya que la eficiencia disminuye a medida que la temperatura aumenta. La temperatura del gas de regeneración que se mezcla con el gas húmedo de entrada por delante del deshidratador es también importante. Si la temperatura de esas dos corrientes de gases difiere en más que 15 a 20 °F, el agua líquida y los hidrocarburos condensaran a medida que el gas más caliente se enfría. Los líquidos condensados acortan la vida del desecante sólido. La máxima temperatura del gas caliente depende del tipo de contaminante a remover, y del WILSON PARRAGA SUAREZ

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poder del sostén o afinidad del desecante por los contaminantes. Normalmente se usa una temperatura de 450 a 600 °F. Presión.- Generalmente la capacidad de adsorción de una unidad de secado decrece a medida que la presión desciende. Si los deshidratadores se operan muy por debajo de la presión de diseño, el desecante tendrá que trabajar más para sacar el agua y mantener el punto de rocío deseado para el efluente. Velocidad del gas.- La habilidad del desecante para deshidratar el gas aumenta cuando la velocidad del gas disminuye durante el ciclo de secado. Por lo tanto sería deseable operar a velocidades mínimas para usar plenamente al desecante. A velocidades bajas se requiere torres con grandes áreas transversales para manejar un dado flujo de gas, el cual, además puede canalizar a través del lecho desecante y no quedar deshidratado apropiadamente. Relación diámetro a altura del techo.- Una relación (L/D) coeficiente de esbeltez, conveniente sería de más de 2.5, por debajo de ese valor de 2.5 no son aconsejable porque no permiten una buena deshidratación ya que se producen canalizaciones porque no hay flujo uniforme y el tiempo de contacto no siempre es el adecuado. Caída de presión.- Las torres están dimensionadas para una caída de presión de diseño de 5 psi a través del desecante. Contenido de humedad del gas de entrada.- Una variable importante que determina el tamaño del lecho de un desecante dado es la saturación relativa del gas de entrada. Esta variable es la fuerza impulsora que afecta la transferencia de agua al adsorbente. PROCESO DE ADSORCION MEDIANTE DESECANTES SOLIDOS

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DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL

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