INTRODUCCION

El recobro de HC liquidos del GN, también se conoce como procesamiento de gas. El termino Procesamiento de gas se utiliza para referirse a la eliminación de etano, propano, butano y componentes mas pesados a partir de una corriente de gas.

Unos de los objetivos de procesamiento de gas es reducir el contenido de BTU del gas, mediante la extracción de los componentes mas pesados para cumplir con un limite máximo permitido de calentamiento establecido por un contrato de venta de gas. Si el gas es demasiado rico en componentes pesados, el gas no funcionara correctamente en los quemadores que están diseñados para valores mas bajos de calentamiento. Un limite máximo común es de 1100 BTU/SCF. Por lo tanto, si el gas rico en propano y componentes mas pesados, este posiblemente tiene que ser procesado para reducir el valor de calentamiento, incluso en los casos donde esto pueda no ser económico.

A continuación se describe los procesos básicos utilizados para separar los liquidos del GLP y LGN del gas y fraccionar estos en varios de sus componentes.

ABSORCION

El tipo de planta mas antigua son las plantas de absorción, donde un aceite de tipo queroseno es circulado a través de la planta como se muestra en la Fig 1. El aceite pobre se utiliza para absorber los componentes livianos del gas. Los componentes livianos son separados del aceite rico y el aceite pobre es reciclado.

Normalmente, la entrada de gas es enfriada por un intercambiador de calor con la salida de gas y un refrigerador antes de entrar al absorbedor. El absorbedor es una torre de contacto, el aceite pobre del absorbedor se escurre hacia abajo sobre las bandejas o embalajes mientras que el gas fluye en contracorriente hacia arriba al aceite del absorbedor. El gas sale de la parte

superior del absorbedor mientras que el aceite del absorbedor, ahora rico en HC ligeros del gas, sale de la parte inferior del absorbedor.

El aceite rico fluye al de-etanizador de aceite rico (o de-metanizador) para desechar el metano y etano (o el metano solo). En la mayoría de las plantas de aceite pobre la unidad ROD desecha tanto el metano y el etano, donde muy poco etano se recupera por el petróleo pobre. Si el metano solo fuera desechado en la unidad ROD, entonces puede ser necesario instalar una columna de-etanizadora aguas abajo y aun hacer un producto etano por separado y guardar el etano de contaminantes (es decir, aumentar la presión de vapor) de otros productos liquidos hechos por la planta.

En la torre de ROD, el calor se añade en la parte inferior para eliminar casi todo el metano (y la mayoría de etano probable) del producto de los fondos por intercambio de calor con el aceite pobre caliente procedente de la destilería. El reflujo es proporcionado por una pequeña corriente de petróleo pobre frio inyectado en la parte superior de ROD. El gas fuera de la sobrecarga de la torre se utiliza como combustible de plantas y/o es comprimido. La cantidad de componentes intermedios generados con este gas puede ser controlado ajustando el caudal de reflujo de aceite pobre aciete.

El aceite del absorbedor fluye entonces a un lugar donde aun se calienta a una temperatura suficientemente alta para manejar los propanos, butanos, pentanos y otros componetes liquidos de gas natural para la sobrecarga. Cuanto mas baja sea la temperatura esta se acerca a la temperatura de ebullicion del aceite pobre al mas puro aceite pobre que se recirculara al absorbedor. El control de temperatura en el condensador mantiene petróleo pobre que se pierde con la sobrecarga. Asi, el aceite pobre, para completar un ciclo, pasa por una etapa de recuperación donde se recupera componentes ligeros e intermedios del gas, una etapa de desestimación en la que los livianos extremos son eliminados del aceite rico y una etapa de separación, donde los liquidos de gas natural se separan del aceite rico. Estas plantas no son tan populares como alguna vez lo fueron. Son muy difíciles de manejar, y es difícil predecir su eficacia en la remoción de liquidos del gas. Niveles típicos de recuperación le liquidos son:

C3 ≈ 80%

C4 ≈ 90%

C5+ ≈ 98%

REFRIGERACION

En una planta de refrigeración el gas de entrada es enfriado a una temperatura suficientemente baja para condensar la fracción deseada de GLP y LGN. Freon o propano se usa como refrigerante. La Fig 2 muestra un típica planta de refrigeración.

El agua libre debe ser separada y se baja al punto de rocio del gas antes de enfriar la alimentación para evitar la formación de hidratos. Esto es posible deshidratando el gas con TEG o tamices de mole al punto de rocio requerido. Es mas común disminuir la temperatura del hidrato mediante la inyección de glicol en el gas después de la separación de agua libre. El glicol y agua se separan en el separador de frio en el que se encaminan a un regenerador, el agua es evaporada y el glicol se circula de nuevo para ser inyectado en la corriente de entrada. Algo de glicol se perderá con el tiempo y tendrá que reponerse. El glicol mas utilizado para este servicio es el glicol de etileno por su bajo costo y el hecho de que en las bajas temperaturas no se pierde la fase gaseosa.

El refrigerador es generalmente un intercambiador de tipo caldera. El freon (que se enfria en un ciclo de refrigeración a -20 °F) es capaz de enfriar el gas a aproximadamente -15°F. El propano, que puede ser enfriado a -40° F, se utiliza a veces si la temperatura del gas es mas baja y si se desea una mayor eficiencia en el recobro.

El gas y el liquido se separan en el separador de frio, que es un separador trifásico.Elagua y glicol salen de la parte inferior ,los hidrocarburos liquidos se dirigen a la torre de destilación y el gas fluye por la parte superior.Si se desea recuperar etano,este proceso es llamado de-methanizer. Si solo el propano y componentes mas pesados van a ser recuperados, se llama de-ethanizer. El gas se llama “y es el gas de salida de la planta”.

La torre funciona de la misma manera como un estabilizador de condensado con reflujo. La corriente de entrada de liquido se calienta por un intercambiador con el gas aproximadamente

a 30 F y se inyecta en la torre mas o menos al momento donde la temperatura de la torre es de 30 F . Mediante el ajuste de la presión , el numero de bandejas y la cantidad de servicios de la caldera,la compisicion de los liquidos del fondo pueden ser determinados.

Al disminuir la presión y aumentar la temperatura de fondo , mas metano y etano pueden ser evaporados de los liquidos del fondo y la RVP de la corriente liquida disminuye para cumplir con los requisitos para la venta o mas procesamiento. Los niveles típicos de recuperación de liquido son:

C3 ≈ 85%

C4 ≈ 94%

C5+ ≈ 98%

Estos son mas altos que para una planta de aceite pobre. Es posible recobrar un pequeño porcentaje de etano en una planta de refrigeración.Esto es limitado por la habilidad de enfriar la corriente de entrada no menos de -40 F con refrigerantes normales.

La mayoría de las plantas de refrigeración usan freon como refrigerante y con limite de temperatura mas bajo a -20 F . Esto se debe a los códigos de tuberías ANSI requeridas para consideraciones de metalurgia especial por debajo de -20 F para asegurar la disctibilidad.

2.3 Plantas criogenicas

La figura 3 muestra una típica planta criogenica donde se enfria el gas a -100 F a -150 F por la expansión a través de una tuburna o valvula Joule-Thompson (J-T). En este ejemplo , los liquidos se separan del gas de entrada a 100 F y 1000psig. Es entonces deshidratado menos de 1ppm de vapor de agua para asegurar que los hidratos no se formaran las bajas temperaturas encontradas en la planta. Tipicamente, un deshidratador de tamiz molar es usado.\

El gas pasa a través de intercambiadores de calor donde es enfriado por gas residual y los liquidos condensados se recuperan en un separador de frio a mas o menos -90 F. Estos liquidos se inyectan en el de-methanizer en un nivel donde la temperatura es de aproximadamente -90 F. El gas es entonces expandido(la presión disminuye respecto a la presión de entrada a 225psig) a través de una valvula de expansión o un turboexpansor.

El turboexpansor utiliza la energía removida del gas debido a la caída de presión para impulsar un compresor, lo que ayuda a comprimir el gas a la presión de venta. El gas frio (-150 F ) entonces entra en la columna de-methanizer en una condición de presión y temperatura donde la mayoría de los etanos-plus están en estado liquido.

El de-methanizer es análogo a un estabilizadro de condensados de fuente fría. A medida que el liquido cae y se calienta, el metano se evapora. El calor se añade a la parte inferior de la torre mediante gas residual caleinte de descarga de los compresores para asegurar que los liquidos del fondo tienen un RVP aceptable o contenido de metano.

Debido a las temperaturas mas bajas que son posibles, las plantas criogenicas tienen los nivels mas altos de recuperación de liquidos. Los niveles típicos son:

C2 > 60%

C3 > 90%

C4+ ≈ 100%

CUADRO COMPARATIVO DE RECOBRO

ELECCION DE PROCESO

A causa de la mayor cantidad de recobros de liquido, las plantas criogenicas son las mas diseñadas en la actualidad para se instaladas. Son simples de operar y fáciles de empaquetar, aunque algo mas caros que las plantas de refrigeración. Las plantas de refrigeración pueden ser económicas para corrientes de gas rico donde no se desea recuperar etano.

Las plantas de aceite pobre o absorción son caras y difíciles de operar. Rara vez son diseñadas como nucas plantas. Las plantas de absorción existentes zona veces rescatadas, restauradas y trasladas a nuevas ubicaciones.

FRACCIONAMIENTO

Los fondos liquidos de cualquier planta de gas pueden ser vendidos como un producto mezclado. Esto es común para las plantas pequeñas y aisladas donde no es suficiente la demanda local. El producto mezclado se transporta por camión, ferrocarril, barcazas o canalización a una ubicación central para su posterior procesamiento. A menudo es mas económico separar el liquido en sus diversos componentes y venderlos como etano, propano, butano y gasolina natural. El proceso de separación del liquido en estos componentes se llama fraccionamiento.

La figura 4 muestra un sistema típico de fraccionamiento para una planta de refrigeración o de absorción. El liquido es conectado en cascada a través de una serie de torres de destilación donde sucesivamente los componentes mas pesados (fracciones) son separados como gas de cabeza. En esta figura, el liquido del proceso de una planta de absorción o torre de-methanizer (o de-ethanizer) de una planta de expasion o refrigeración se dirige a un de-propanizer.

Si hay demasiada fracción de butanos-plus en el propano, esto puede ser reducido ajustando la presión de-propanizer ascendente o la temperatura de condensación del reflujo hacia abajo. Si la presión de vapor del propano supera las especificaciones requeridas, esto significa que la fracción de metano y etano en la corriente de entrada es demasiada alta. Esta fracción se puede ajustar hacia abajo por el aumento de la temperatura o la disminución de la presión de operación del proceso o torre que alimenta de liquido al de-propanizer.

Los trabajos del de-butanizer de una manera similar. La torre de de aguas arriba (de-propanizador) determina la presión máxima de vapor del producto butano. Si la concentración de propano-menos es demasiada grande en la corriente de entrada, la presión de vapor de butano superio será demasiado alta. Del mismo modo, la concentración de pentanos-plus exceden de la especificaciones, aun mas reflujo de refrigeración o una presión mas alta de operación será necesaria para condensar pentanos-plus del butano superior.

La temperatura en la base del de-butanizer determina la presión de vapor del producto de la gasolina. Si su presión de vapor es demasiada alta, la temperatura debe ser aumentada o disminuir la presión de la torre para controlar mas butano-menos de los liquidos del fondo. Si la alimentación a la columna de fraccionamiento contiene etano recuperabel, como es probable de ser el caso de una planta criogenica, entonces, una torre de-ethanizer seria instalada aguas arriba de el de-propanizer.