When ships are unloading, every minute counts Bulk cargoes present a special challenge, as the material is constantly shifting while offloading
3. Overall Statement on the Risk Position of the Group Evaluation of the risk position by management
l siguiente gas, "+ B :$A, "$ = ;$:, "- B +-<, i"> B +<,
n"> B -> y n"; B +>, está a -,; psia y +; F8 U"uáles serán las
condiciones de hidrato cuando dicho gas se e=pandeV
P"$o 1
%acer cálculos flash adiabáticos, a diferentes presiones finales y graficar presión9vs, temperatura final (Yer 8ig -9+;)
Pr$ión Inici"#
-$i"
T-r"tur" Inici"#
%
Pr$ión %in"#
-$i"
T-r"tur" %in"#
%
-,; +; - -< +-$Deshidratación del Gas Natural -,; +; > >; -,; +; ; ;$ -,; +; ;< -,; +; A >
%i!. 3&1;
P"$o 2
stimar presión de formación de hidrato para varias temperaturas (>,
; y F8) usando los datos de equilibrio X Y& ! continuación se muestra el
cálculo para T B > F8 Graficar presión de hidrato vs temperatura en 8ig -9 +;
Co-onnt
%r"cción
o# n !"$
" 277 -$i"
" 377 -$i"
B S
<B
SB
S<B
S "+ :$A $$; >++: +A; ;$:; "$ ;$: ; +;< $; $;< "- +-< ;; $;: - > i"> +< $$; < +; +A+> n"> -> J J n"; +> J J Tot"#
1.7777
7.=9=8
1.91=
J Yalor infinito&e interpola linealmente,
<>< 99999 $ (+>+<: K ,<><) B ,;A- + 99999 W (+ K <><) B ,+;+>
+>+<: 99999 - (- K $) B +
Deshidratación del Gas Natural
;A- 99999 + +;+> 99999 W K $
W B $ C (+;+> J +)@ ;A- B $$ psia
P"$o 3
3a intersección de las dos curvas en la 8ig -9+; será el punto al cual se empie'an a formar hidratos
l valor aqu4 calculado es ; psia y ;$ F8
n la 8ig -9+ se muestra el mismo cálculo pero hecho con el simulador de procesos %ysys y el valor calculado es A; psia y ; F8
%IGURA 3&18. Siu#"ción -or $i$t" d -roc$o$ HSS E0E(PLO 27 ' = GPSA4
%unt FGPSA G"$ Proc$$or$ Su--#ir$ A$$oci"tion4
Deshidratación del Gas Natural
Prdicción d %or"ción d Hidr"to$ -"r" G"$$ con A#to
Contnido d CO
2<H
2S
l m5todo de Xat' no debe usarse para gases con contenidos significativos
de "#$ y %$& n este caso, puede utili'arse el m5todo de Paille S 7ichert
con el cual se predice temperatura de formación de hidrato a0ustando las
condiciones de hidrato en el propano por la presencia de %$&, como se muestra
en la 8ig $9$A del G.&! y se ilustra con el siguiente e0emplo
E0E(PLO 3&17
stimar la temperatura de formación de hidrato a + psia para un gas con la siguiente composición
Co-onnt
(o# J
N$ - "#$ %$& >+< "+ <>$; "$ -+; "- A i"> $ n"> +: "; C > .* B +:A; lb@lbmol Gravedad espec4fica, B <$r %i!. 3&18 4
%i!. 3&18
+-ADeshidratación del Gas Natural
%unt FGPSA G"$ Proc$$or$ Su--#ir$ A$$oci"tion4
3.
&eguir en forma paralela la l4nea diagonal en el fondo de la gráfica e interceptar el e0e de la W en T B -; F89.
!plicar a0uste del "- entrando por la parte superior i'quierda de la gráfica,con %$& B >+< ? mol interceptar con la l4nea de concentración de " - B A
? mol Ir verticalmente hacia aba0o hasta encontrar la presión del sistema
(+ = +9- psia) y leer la corrección en la escala de la i'quierda (9$A F8)
;.
T de formación de hidrato (H + psia) B -; 9 $A B < F8Not"
el a0uste de temperatura por corrección de "- es negativo al ladoi'quierdo y positivo al lado derecho de la gráfica
3.;
In6iición d Hidr"to$
3a formación de hidratos puede prevenirse deshidratando tanto el gas como el l4quido, para eliminar la formación de agua condensada en fase l4quida o sólida &in embargo, en algunos casos este proceso puede no ser práctico o económico n estos casos, la inhibición puede ser un m5todo
efectivo para prevenir la formación de hidratos
n la inhibición se inyecta un glicol o metanol a una corriente de proceso, donde se combina con la fase condensada acuosa para ba0ar la temperatura de formación de hidrato a una presión dada Tanto el glicol como el metanol pueden ser recuperados en la fase acuosa para ser regenerados y reinyectados .ara procesos de inyección continua hasta 9 > F8, normalmente los glicoles ofrecen unas venta0as económicas comparadas con la recuperación de metanol por destilación
&in embargo, a temperaturas criog5nicas por deba0o de 9 > F8, el metanol se favorece por su ba0a viscosidad lo que facilita su separación del hidrocarburo por gravedad y porque la viscosidad del glicol se vuelve e=cesiva dificultando la separación efectiva s de anotar que normalmente el metanol se inyecta puro
3os glicoles usados para inhibir hidratos son el etilen (G), dietilen (DG) y trietilen (TG) glicol, siendo el más popular el etilen glicol por su ba0o costo, ba0a viscosidad y ba0a solubilidad en hidrocarburos l4quidos n las 8igs $9- a $9>+ del G.&! se dan las propiedades f4sicas para los glicoles más comunes y para me'clas glicol agua n la 8ig $9>$ del G.&! se suministra información para glicoles puros y metanol
.ara que la inhibición sea efectiva, el inhibidor debe estar presente en el punto e=acto en el cual el gas h2medo es enfriado a su temperatura de hidrato .or e0emplo, en plantas de refrigeración, glicol se inyecta en forma de roc4o a la entrada del lado de los tubos del intercambiador gas 9 gas, y cuando el agua condensa, el inhibidor está presente para me'clarse con ella y prevenir la formación de hidratos
Deshidratación del Gas Natural
3a inyección debe ser de forma tal que permita una buena distribución a trav5s de cada tubo o placas, en intercambiadores de calor operando por deba0o de la temperatura de hidrato del gas
&oluciones glicol 9 agua e hidrocarburos l4quidos, pueden formar una emulsión cuando se agitan o cuando se e=panden de alta a ba0a presión como en una válvula de e=pansión ZT .ara conseguir una completa recuperación del glicol diluido para posterior regeneración y reinyección, debe hacerse un dise/o cuidadoso del separador
l regenerador en un sistema de inyección de glicol debe operarse para producir una solución de glicol regenerado, cuyo punto de congelación est5 por deba0o de la m4nima temperatura encontrada en el sistema na concentración t4pica está entre A; y <? en peso n la 8ig $9>> del G.&!, se muestra el punto de congelación para soluciones glicol agua a varias concentraciones
3a concentración m4nima de inhibidor en la fase de agua libre se puede estimar con la ecuación de %ammerschmidt
) + ( $--; + + + X PM X d
−
=
c -9>3a c -9> no debe usarse para concentraciones por encima de $ 9 $; ? peso para metanol y 9 A ? peso para glicoles
.ara concentraciones de metanol hasta ; ? peso la ecuación de Nielsen9Puc6lin ofrece me0or precisión
d = -129.6 ln(XH2O) Ec. 3-5
l t5rmino EW%$#E es en fracción mol, no en peso por lo tanto con la 8ig
$9>; del G.&!, se hace la conversión de porcenta0e en peso de metano+ a fracción mol de agua
.ara concentraciones finales de G mayores de ; ? peso y de metanol superiores a A; ? peso, se utili'a el m5todo de *addo= etal, que aunque es iterativo converge rápidamente y se detalla a continuación
3n (W%$# J [ %$#) B 9 $- J (+@T K +@To) c -9
donde, [ %$# B e=p("+Wi$ C "$Wi-) c -9A
.ara etilen glicol
"+ B 9 <-A+$ C ++<>- J T C ++++:>@T
"$ B >A<>$ 9 +;JT+$ 9 >:+-$$@T
.ara metanol
Deshidratación del Gas Natural
"+ B 9$<:< C $+>$:-@T+@$ 9 +AA-<AA@T
"$ B ++:: 9 ><>>A@T+@$ C --<<--@T
l procedimiento es como sigue
1.
Determinar To usando un m5todo para calcular temperatura de hidrato sininhibidor
2.
"alcular [ %$# a To con c -9A para Widado (W%$# B + K Wi)3.
Mesolver la c -9 para encontrar T9.
"alcular [ %$# a T con c -9A;.
Mepetir desde el paso - hasta que los valores de T conver0an con unadiferencia no mayor de + FM
Despu5s de calcular la concentración final de inhibidor por alguno de los m5todos anteriores, se hace un balance de materia para determinar la rata de flu0o de inhibidor requerido en la fase de agua
R L O H R I X X m X m − = J $ c -9<
3a cantidad de inhibidor a ser inyectada debe considerar no solo la requerida para evitar congelamiento, sino la necesaria para estar en la fase de
vapor en equilibrio y la que se disuelve en el hidrocarburo liquido 3a presión de vapor del metanol es lo suficientemente alta para que cantidades significativas se vaporicen
3as p5rdidas de metanol por evaporación se pueden estimar de la 8ig $9;+ del G.&!, la cual está e=trapolada para valores de presión por encima de A psia "on dicha figura se puede subestimar las p5rdidas de metanol en la fase de vapor para altas presiones .ara el glicol las p5rdidas por evaporación son muy peque/as y generalmente se ignoran en los cálculos
3as p5rdidas de inhibidor en la fase de hidrocarburo l4quido son más dif4ciles de predecir 3a solubilidad depende fuertemente de las composiciones tanto de la fase de agua como de la fase de hidrocarburo
3a 8ig $9;$ del G.&! presenta datos e=perimentales de solubilidad del metanol en hidrocarburos l4quidos paraf4nicos como función de la temperatura y la concentración de metanol 3a solubilidad del metanol en hidrocarburos naft5nicos es un poco menor que en paraf4nicos, pero la solubilidad en hidrocarburos aromáticos puede ser cuatro a seis veces más alta que en paraf4nicos
3a solubilidad del G en la fase l4quida de hidrocarburo es e=tremadamente peque/a .ara propósitos de dise/o se usa un valor de solubilidad de - lb por + gal (&) de l4quidos del gas natural (NG3)
&in embargo, arrastres o cualquier otra p5rdida mecánica, pueden ocasionar p5rdidas totales significativamente mayores
Deshidratación del Gas Natural Deshidratación del Gas Natural
3a concentración final y la rata de flu0o de inhibidor requerida, se 3a concentración final y la rata de flu0o de inhibidor requerida, se pueden
pueden tambi5n tambi5n calcular calcular con con un un programa programa de de simulación simulación de de procesos procesos &e&e reali'an cálculos de temperatura de
reali'an cálculos de temperatura de hidrato, adicionando inhibidor hasta que lahidrato, adicionando inhibidor hasta que la temperatura de hidrato para la corriente de gas se depresione por deba0o de la temperatura de hidrato para la corriente de gas se depresione por deba0o de la temperatura de operación del sistema
temperatura de operación del sistema
3a concentración requerida de inhibidor pobre se fi0a t4picamente entre 3a concentración requerida de inhibidor pobre se fi0a t4picamente entre y
y <? peso para el G y <? peso para el G y +? pesa para el metano+? pesa para el metanol &i la l &i la tempetemperatura deratura de hidrato no decrece cuando una cantidad grande de inhibidor se adiciona, se hidrato no decrece cuando una cantidad grande de inhibidor se adiciona, se de
debe be cocompmpararar ar cocontntra ra el el m5m5totodo do de de *a*addddo= o= et et alal &i &i lolos s reresusultltadados os sosonn consistentes, el paso a seguir es incrementar la concentración del G &in consistentes, el paso a seguir es incrementar la concentración del G &in em
embabargrgo, o, es es nenececesasaririo o seser r mumuy y cucuididadadososo o poporqrque ue se se inincrcrememenentatará rá lala viscosidad
viscosidad
! continuación se presenta un e0emplo calculado tanto a mano como ! continuación se presenta un e0emplo calculado tanto a mano como con el simulador de procesos %ysys
con el simulador de procesos %ysys