FS_U4_401B_Control Del Punto de Rocio

CONTROL DEL PUNTO DE ROCIO

CONTROL DEL PUNTO CONTROL DEL PUNTO DE ROCIODE ROCIO

Ing. Nelson Cabrera Marz, [email protected]

UDABOL-SCZMarzo-Abril 2014

Modulo Facilidades de Superficie

Diplomado en Produccin de Hidrocarburos

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NomenclaturaDP Dew PointHCDP Hydrocarbon Dew PointWDP Water Dew PointGPM Galones de liquido por Mil PCS gasLTS Low Temperature System

Control del Punto de RocControl del Punto de Rocoo

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4TerminologTerminologa del Gas Naturala del Gas Natural

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GeneralidadesEl gas de produccin tiene que ser tratado para cumplir con diferentes especificaciones dependiendo de uso final. El tratamiento mnimo para un gas es la Deshidratacin; sin embargo dependiendo de la composicin del gas, el procesamiento puede ser: Separacin Inicial, Compresin, Remocin de gas acido, Deshidratacin (control de punto de roco por

agua), Control de punto de rocControl de punto de roco por hidrocarburoso por hidrocarburos, Fraccionamiento y produccin de GLP, y Estabilizacin de condensado.


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Los estndares especifican: El poder calorpoder calorfico del gasfico del gas, Ausencia de partAusencia de partculasculas slidas y

agua liquida, para prevenir erosin y corrosin,

Los porcentajes mximos de componentescomponentes como el H2S y N2, Mercptanos y vapor de agua.


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4Requerimientos de calidad para el gasRequerimientos de calidad para el gas

8250 kpa/49C Max1200 psig / 120 F MaxPresin/Temp Entrega

Otras impurezas

0.4 % Max0.4 % MaxOxigeno

2.0 % Max2.0 % MaxC02

5 mg/m30.20 granos/100 scf MaxMercaptano

23 mg/m31.0 granos/100 scf MaxTotal Sulfuro

6 mg/m30.25 granos/100 scf MaxH2S

-10C @ 5512 kpa+ 15F Max @ 800 psigPunto de Roco Hidroc.

65 mg/m34 lbs/MMcf MaximoVapor de Agua

36.31 MJ/m3975 Btu/scf MinimoPoder Calorfico

Sistema Mtrico (SI)Sistema ImperialItem

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Norma ASTM D1142: Standard Test Method for WaterVapor Content of Gaseous Fuels by Measurement ofDew-Point TempertureDescribe el mtodo de prueba para la determinacin del contenido de vapor de agua en combustibles gaseosos a travs de la medicin de la temperatura de punto de roco y el contenido de vapor de agua a partir de la temperatura de punto de roco.El resultado del contenido de vapor de agua se expresa en:

ppmv Parte por milln de volumenmol % Porcentaje de molLb/MMp3 Libra por milln de pie cbicomg/m3 Miligramo por metro cbico


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Esquema del flujo de los procesosEsquema del flujo de los procesos

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Planta de Procesamiento de GasPlanta de Procesamiento de Gas

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DefinicinEl punto de roco o temperatura de roco es la temperatura a la que empieza a condensarse el vapor de agua contenido en el aire, produciendo roco, neblina o, en caso de que la temperatura sea lo suficientemente baja.

El Punto de Roco de Hidrocarburos (HCDP): Es la temperatura a la cual empieza a aparecer liquido condensado de hidrocarburos. No hay condensacin a temperaturas superiores al punto de roco. Cuando la temperatura cae por debajo del punto de roco, cada vez se forma mas liquido condensado.Los puntos de rocLos puntos de roco de hidrocarburos dependen de la o de hidrocarburos dependen de la composicicomposicin del gas natural y de la presin del gas natural y de la presin.n.

Punto de Rocio (Dew Point)

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ISO14532: HCDP como la temperatura por encima la temperatura por encima de la cual no ocurre ninguna condensacide la cual no ocurre ninguna condensacin de n de hidrocarburo detectable a una presihidrocarburo detectable a una presin n especificadaespecificada.

API 14.1: Temperatura en la cual los condensados Temperatura en la cual los condensados de hidrocarburos comienza primero a formar un de hidrocarburos comienza primero a formar un deposito visible de gotas en la superficie, cuando deposito visible de gotas en la superficie, cuando el gas se enfrel gas se enfra a una presia a una presin constanten constante.

Punto de Roco de Hidrocarburos

El punto de roco se define como las condiciones de presin y temperatura donde el fluido se encuentra en estado gaseoso con una cantidad infinitesimal de liquido en equilibrio.

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Temperatura Cricondentrmica: Es la temperatura de roco mas alta encontrada en una curva de equilibrio liquido-vapor para un gas de composicin especifica en un rango de presiones.

Curva de equilibrio Liquido-Vapor tpica para GN

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Prevenir hidratos y condensados: Formaciones de cristales slidos y lquidos que limitan los gasoductos y daan los compresores y vlvulas

Limitar la corrosin de las lneas: El agua en exceso lleva a fugas y fatigas del cao

Lograr requerimientos de Lograr requerimientos de supercalentamientosupercalentamiento: Especificaciones de gas combustible para plantas termoelctricas de turbinas a gas.

Importancia de la medicin del HCDP y WDP

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MediciMedicin de calidadn de calidad de gas en puntos de transferencia de custodia

DefiniciDefinicin de los parn de los parmetros de calidadmetros de calidad del HCDP y WDP en los contratos de venta

Especificaciones tEspecificaciones tpicaspicas para la transmisin de gasContratos de provisiContratos de provisinn por medio de interconexin de gasoductos (desregulacin, introduccin de practicas competitivas en la provisin y minoreo de gas)

Almacenamiento y comercializaciAlmacenamiento y comercializacinn de gas (alm. Subterrneo para la provisin futura de gas)

GeneraciGeneracin eln elctricactrica por turbina de gas

Aplicaciones de DewPoint HC

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Ejemplos CONTRATOS Ejemplos CONTRATOS GSAsGSAs entre Boliviaentre Bolivia--Brasil y Brasil y BoliviaBolivia--ArgentinaArgentina

Contratos de provisiContratos de provisin n El punto de roco de hidrocarburos < 0C y presin manomtrica de 45 kgf/cm2

Aplicaciones de DewPoint HC

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En el gas natural se hace distincin de los puntos de roco de agua (WDP) y de los Hidrocarburos (HCDP)

El gas natural contiene hidrocarburos lquidos de amplio rango de peso molecular, encontrndose en menor proporcin los mas pesados.

El compuesto mas pesado es el primero en condensar y es el que define el punto de roco del gas.

El HCDP es un parmetro importante de calidad del gas, indica la temperatura y la presin a la cual los hidrocarburos que conforman la mezcla del gas natural empiezan a cambiar de fase gaseosa a liquida.

Los condensados representan perdidas de gas que causan errores en la determinacin de flujos volumtricos, poder calorfico y otros clculos de propiedades que se hacen en las mediciones de transferencia de custodia.

Los lquidos causan problemas serios tanto en tubera como en equipos de proceso que el gas alimenta (turbinas de motores a gas).

Aspectos Claves del HCDPAspectos Claves del HCDP

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Mtodos para establecer la calidad de gas natural con respecto al contenido de lquidos:

DefiniciDefinicin del mn del mximo contenido de ximo contenido de compuestos C5+ o C6+:compuestos C5+ o C6+: GPM (Galones de liquido MPCS) (Exam..) Porcentaje molar

Especificaciones del HCDPEspecificaciones del HCDP Estableciendo una mxima temperatura de

HCDP a la presin de operacin Determinacin de la temperatura

cricondentrmica

Especificaciones para el HCDPEspecificaciones para el HCDP

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El punto de roco se especifica como una temperatura mxima a una presin seleccionada.

Un valor tUn valor tpico es 15 pico es 15 FF a 800 a 800 psiapsia. Este valor de presin se selecciona porque generalmente estcerca de la temperatura cricondentermica para el gas de venta.

La razn para el valor 15 F es para asegurar que no se formen hidrocarburos lquidos en la tubera, cuando la lnea se enfra a la temperatura de la tierra, o cuando hay enfriamiento debido a expansin.

Especificaciones para el HCDPEspecificaciones para el HCDP

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Para alcanzar la especificacin de HCDP, es necesario tratar el gas para remover prcticamente todos los hidrocarburos pesados de la mezcla.

Procesos disponiblesProcesos disponibles::

-- Ciclo corto de adsorciCiclo corto de adsorcinn

-- RefrigeraciRefrigeracinn

-- AbsorciAbsorcin con aceite pobren con aceite pobre

-- TurboTurbo--expansiexpansin o expansin o expansin criogn criognicanica

Procesos de ReducciProcesos de Reduccin de HCDPn de HCDP

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La selecciseleccin de unon de uno de estos procesos para una aplicacin especifica depende principalmente de: composicin del gas, caudal de flujo de gas, presiones de entrada y salida del gas, economa de la extraccin del GLP, eficiencias de recuperacin de los productos, economa de la recuperacin del etano

Procesos de ReducciProcesos de Reduccin de HCDPn de HCDP

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Ciclo corto de adsorciCiclo corto de adsorcinnSe usa normalmente para corrientes de gas con muy bajos contenidos de propano y butano, pero con suficiente cantidad de C5+, que hacen imposible cumplir con la especificacin de HCDP.El adsorbente utilizado generalmente es slica gel. La principal ventaja de este proceso, es la recuperacin del 60 a 70% de los C5+, y se cumple con el punto de roco por hidrocarburo, como por agua.

Proceso de Proceso de ReduccionReduccion de HCDPde HCDP

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RefrigeraciRefrigeracinnUn sistema de refrigeracin disminuye la temperatura del fluido que es enfriado por debajo de lo que es posible obtener mediante agua o aire a condiciones ambientales.

Los procesos de refrigeracin son principalmente dos:

- Refrigeracin por Expansin o LTS- Refrigeracin mecnica

Proceso de ReducciProceso de Reduccin de HCDPn de HCDP

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RefrigeraciRefrigeracinnEl proceso de refrigeracin , se usa para cumplir con la especificacin de HCDP y WDP. La temperatura a la cual debe ser enfriado el gas depende del nivel requerido para alcanzar las especificaciones de los puntos de roco.Enfriar el gas a niveles de temperatura por debajo de este nivel, debe ser justificado por la economa de recuperacin de GLP.Debido a que el gas entra a la unidad de refrigeracin est saturado con vapor de agua, y la temperatura de enfriamiento est por debajo del punto de congelacin del agua, se requiere prevenir la formacin de hidratos. Esto puede ser logrado por la adicin de qumicos como metanol o glicoles.


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Proceso de RefrigeraciProceso de Refrigeracin con Propanon con Propano

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RefrigeraciRefrigeracin por expansin por expansin o proceso LTSn o proceso LTSUsa el efecto Joule Thompson para reducir la temperatura del gas.El gas a alta presin pasa por un intercambiador de calor para recibir un pre-enfriamiento, y posteriormente a travs de una vlvula de expansin o estrangulador.Esta expansin es un proceso iso-entlpicodonde la cada de presin genera una disminucin de temperatura, la cual provoca una separacin de los lquidos condensables. Generalmente, el gas debe comprimirse para alcanzar la presin requerida para su transporte.


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4RefrigeraciRefrigeracin por expansin por expansin o proceso LTSn o proceso LTS

Esquema de proceso de enfriamiento de gas natural mediante expansin con vlvula ( efecto de Joule-Thompson )

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4RefrigeraciRefrigeracin por expansin por expansin o proceso LTSn o proceso LTS

Esquema de proceso LTS con inyeccin de glicol y estabilizacin de condensados

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4Low temperature separation (LTS).

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RefrigeraciRefrigeracin Mecn MecnicanicaLa refrigeracin es el proceso mas directo para la recuperacin de lquidos, la refrigeracin externa o mecnica es proporcionada por un ciclo de expansin-compresin de vapor, que generalmente utiliza al propano como agente refrigerantepropano como agente refrigerante.La refrigeracin externa cumple un rol importante en muchos procesos de recuperacin de licuable, ya que permite enfriar la corriente de gas para recuperar cantidades significativas de C3+ al bajar la temperatura del gas.La refrigeracin externa es uno de los pocos y mas aplicados sistemas de refrigeracin cuando el gas de proceso tiene baja presin.


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4Refrigeracin Mecnica

Esquema de proceso de refrigeracin mecnica

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Esquema de ciclo de refrigeraciEsquema de ciclo de refrigeracin de propanon de propano

A. El lquido refrigerante saturado se expande en la vlvulaB. Debido a la expansin se vaporiza parcialmente y entra en el Chiller a una temperatura menor a la de la corriente de gas.C. Sale del Chiller totalmente vaporizado.D. Este vapor se comprime y se enva a un condensador donde se transforma en lquido al 100%, y posteriormente se almacena en un acumulador para repetir el ciclo

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AbsorciAbsorcin con aceite pobren con aceite pobreEste proceso consiste en usar absorvedoras con aceite pobre para remover los licuables del gas natural. Una ventaja de la absorcin con aceite pobre es que se produce muy poca cada de presin en la contactora. Sin embargo, este proceso requiere de un alto consumo de energa y depende de varios intercambiadores de calor para reducir el consumo de energa.


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Esquema proceso de absorciEsquema proceso de absorcin con aceite pobren con aceite pobre

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TurboTurbo--ExpansiExpansinnSu aplicacin principal es recuperar etano del gas natural. Con el proceso se alcanzan temperaturas bastante bajas y por tanto se licua una parte sustancial de etano y componentes mas pesados del gas natural. Estos productos son posteriormente recuperados por fraccionamiento.Las bajas temperaturas se alcanzan por expansin de gas a alta presin, el cual ha sido considerablemente enfriado a travs de intercambiadores de calor y por refrigeracin y pasa a travs de la turbina en la cual se extrae trabajo o energa al gas. De esta forma se logran niveles de temperatura del gas considerablemente mas bajos.


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Un proceso de expansin, se conoce como aquel en el cual un fluido pasa de mayor a menor presin. Esta disminucin de presin, trae asociada una disminucin de la temperatura. El gas se hace fluir a travs de una turbina de expansin, hasta temperaturas muy bajas con el propsito de condensar una mayor cantidad de componentes (metano, etano, propano, butano y mas pesados). En estas turbinas, la presin cae bruscamente y el gas se enfra alcanzando temperaturas de hasta -126F (proceso criognico).En las plantas de extraccin criognica se opera a temperaturas muy bajas entre -100F/-150F. El gas de entrada a la planta pasa primero por tratamiento para remover impurezas, luego fluye a travs de un sistema de turbo-expansin, donde alcanza temperaturas muy bajas que permiten que se condense el propano y componentes mas pesados que son llevados a una serie de torres para separarlos y estabilizarlos.


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Esquema de proceso de enfriamiento de gas natural mediante turbinas de expansin


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