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Deshidratacion del gas por adsorcion

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  • 1. DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL POR ADSORCION
  • 2. CONTENIDO DE AGUA EN LOS GASES
    COMPOSICION
    PRESION
    TEMPERATURA
    H20 + H2S y CO2  Acidos
  • 3. Estimacion del contenido de agua conCorrelaciones
  • 4. CONTENIDO DE AGUA EN LA REGIÓN DE HIDRATO
    Formacion de hidratos  tiempo
    Composicion del gas, grado de agitacion
    “periodo de la formación de hidratos” el agua liquida presente esta en termino “liquido meta estable”.
    El agua metaestable ..en equilibrio existirá como un hidrato.
  • 5. Hidratos en sistemas de gas natural
    Hidrato..
    Su formación en sistemas de gas
    Estructuras de hidratos:
    Estructura I (C1, C2, CO2, H2S)
    Estructura II (C3, iC4, nC-4)
    Estructura H (C5+)
  • 6. Formación de hidratos
    Condiciones primarias.
    El gas o el liquido deben estar en el o por debajo del punto de roció del agua o a la condición de saturación
    Temperatura
    Presión
    Composición
    Condiciones secundarias.
    Mezclado
    Espacio físico para la formación del cristal
    Salinidad
    P. aumenta …T. disminuye hasta formacion
  • 7. CONTROL DE HIDRATOS
    La formación de hidratos, puede evitarse removiendo el agua del gas antes del enfriamiento de los hidrocarburos por debajo de la temperatura a la cual podrían aparecer los problemas
    Procesos de deshidratacion
    Absorcion
    Adsorcion
  • 8. DESHIDRATACION CON SÓLIDOS DESECANTES
    En la industria se utilizan lechos fijos de desecantes para deshidratar gas, deshidratantes típicos tenemos
    Un deshidratador de lecho fijo generalmente tiene :
  • 9.
  • 10. La restitución del desecante requiere :
    El flujo de adsorción es generalmente hacia abajo:
    Los lechos deben ser regenerados apropiadamente
  • 11. Las unidades de sólidos desecantes generalmente son más costosas y difíciles de operar que las unidades de glicol:
    En procesos donde se encuentran temperaturas criogénicas:
    Los desecantes en uso comercial caen en alguna de estas tres categorías:
    Geles
    Alumina
    Tamices Moleculares
  • 12. TAMICES MOLECULARES
    Los tamices moleculares son desde el punto de vista químico, silicatos de aluminio
    La adsorcion de agua en los tamices es un proceso reversible:
    La fuerza de adsorcion
    cationes actúan como puntos de fuerte carga positiva
    los tamices son utilizados para eliminar contaminantes indeseables
  • 13. DESHIDRATACION DE GAS NATURAL POR ADSORCION
    • ESQUEMA DEL PROCESO DE FLUJO
  • DESHIDRATACION DE GAS NATURAL POR ADSORCION
    • CICLO DE REGENERACION
  • DESHIDRATACION DE GAS NATURAL POR ADSORCION
    • ANALISIS DEL PROCESO DE ADSORCION
    CAMPBELL
    TIEMPO DE REMOSION
    COSTO MINIMO
    TAMAÑO DEL DESECANTE
    SEPARACION OPTIMA
  • 14. DESHIDRATACION DE GAS NATURAL POR ADSORCION
    • DISEÑO DE VARIABLE PARA EL PROCESO DE ADSORCION
    COMPONENTES BASICOS
    PARAMETROS FUNDAMENTALES
    • TIEMPO DEL CICLO
  • DESHIDRATACION DE GAS NATURAL POR ADSORCION
    • CAPACIDAD DEL DESECANTE
  • . Diseño del lecho adsorvente
    Vg:(10^6q/24)(ZT/p)(14.7/520)/(3,1416D^2 /4)
    Vg = 1499.73 q Z T/( p D^2)
  • 15. Caudal de flujo de gas permitido
    w: 139.77 q Mg / D^2
  • 16. Flujo Descendente del Gas
  • 17. Carga de Agua
  • 18. Longitud de la zona
  • 19. Capacidad del Desecante
  • 20. Mínima longitud del lecho
  • 21. Ejemplo
    • Diseñar un adsorvedor para deshidratar 20MMpcst de un gas de 0.7 de gravedad, 1000 psia y 100ºF.
    Asumir una planta de dos torres utilizando un ciclo de 8 hrs con un lecho de silica gel de 15 pies de longitud.
  • 22. Wi= 61 lbH2O/MMpcst
  • 23. Remocion de agua = 20*61 = 1220 lbm/dia
    Wc = 1220 * (8/24) = 406.67 Lbm/ciclo
    Z = 0.88
    Asumimos Vg = 1800 Pie/hr
    Vg = 1499.73 q Z T/( p D^2)
  • 24. D=√8.2118 = 2.87 ~ 3 pies
    Vg = 1800 * (8.2118/9) = 1642.36 pie/hr
  • 25. Longitud de la zona
  • 26. Capacidad útil del desecante
    Xs = 0.9 *16 = 14.4 Lb H2O/ 100 Lb de desecante
  • 27. Capacidad útil del desecante
  • 28. Breakthrough
  • 29. DISEÑO DE UN SISTEMA DE DESHIDRATACIÓN CON DESECANTES SECOS
    Su diseño
    determinar los parámetros fundamentales asociados a la instalación y a los contratos de venta
  • 30. Tipo de desecante y cantidad requerida
    Diferentes tipos de desecantes
  • 31. Volumen de desecantes en una camada
    El volumen de material deshidratante que requiere una camada, se puede calcular con la siguiente formula:
  • 32. Diámetro y longitud del adsorbedor
    Muchos diseñadores establecen una relacion practica de L/D = 4 o L= 4 D.asi
    verificar la velocidad
  • 33. Velocidad del gas
    El seudo –tiempo de contacto ( Stc) puede ahora calcularse:
  • 34. Regeneracion
    El caudal de gas requerido
    La temperatura final del lecho
  • 35. Calor latente de vaporizacion del agua
    Q= masa de agua a describir x calor latente de vaporizacion del agua
    Calor de desorcion del agua
    A falta de datos del fabricante puede suponer un 10% del calor de vaporizacion
  • 36. Calor necesario para calentar el agua hasta la temperatura de evaporacion
    Calor necesario para calentar el desecante
  • 37. Calor necesario para calentar el recipiente, tuberías , etc
    Perdidas de calor
  • 38. Intercambiadores de calor
    calculos asociados con el diseño
    Estos calculos entraran en el capitulo de diseño de intercambiadores de calor.
  • 39. CONSIDERACIONES BASICAS SOBRE EL DISEÑO DE UN DESHIDRATADOR CON TAMICES MOLECULARES
  • 40. Temperatura de contacto
    Mayor Tcontacto  Menor H2O ads
    Rango 80- 100ºF
    Presion de operación
    Mayor P  Menor Vgas
    -P  Aumentan tamaño d los equipos
    +P  Aumenta espesor de los recipientes
    Tiempo de contacto
    F (req. tamiz)  descenso apropiado * rocio
    ∆P  ++Vel. romper particulas del tamiz
    Tamaño de las particulas del tamiz
    si reduce  ++sup ads. Capacidad  ++ΔP
  • 41. Problemas Operacionales
    Baches o tapones de agua
    Causa: Daño en el lecho de los tamices.
    Solucion: trampa o separador.
    Cambios bruscos de presion, Velocidad excesiva del gas, movimientos del lecho debido al calentamiento y enfriamiento
    Causa: compactacion del empaque
    Solucion: buen diseño mecanico
  • 42. Problemas Operacionales
    Contaminacion del tamiz
    Causa: HC pesados, destilados, condensado
    Solucion: filtros o lechos de Sílica Gel o Bauxita aguas arribas del adsorbedor.
  • 43. Capacidad de adsorción de algunos tipos de desecantes
  • 44. Procedimiento de Calculo
    Parametros basicos para el diseño
    • Tasa del flujo del gas: 10 MM pcdn en el cálculo a 14,7 lpca y 60°F
    • Presión a la entrada: 1000.0 lpc
    • Punto de rocio a la entrada: 90°F
    • Punto de rocio a la salida: 10°F
    • Capacidad de adsorción: 5% W (sílica o alúmina)
    • Duración del ciclo: 8 hrs
    • Regeneración: Gas natural
    • Enfriamiento: Gas natural
    • Tipo de Torre: Vertical
    • Velocidad permisible: 30 pies/min.
    • Temp. del gas a la entrada: 95°F
    • Gravedad especifica del gas: 0,70
  • 45. Volumen requerido de desecante
    El contenido de agua del gas en la entrada a la planta es de 46 lbs/MM pcn y en la salida: 2,9 lbs/MM pcn, lo cual totaliza:
    En un ciclo de ocho horas, el deshidratante debe retener:
    Con un 5% por peso, cada torre debe tener:
    Si el deshidratante tiene una densidad bruta de aproximadamente 50 lbs/pie3, el volumen requerido (V1) seria:
  • 46. Tamaño del recipiente
    Algunos operadores limitan la velocidad del gas dentro de la torre a 30 45 pies/min., con el fin de disminuir las pérdidas de presión en la torre y la rotura del sólido
    La nueva área transversal seda de:
    La longitud de la camada seria:
    EL tamaño del recipiente dependerá del diseño mecánico, que utilice el fabricante. La eleccion de la altura, a su vez, permite estimar un determinado seudo tiempo de contacto del gas con el deshidratante:
  • 47. Tamaño del recipiente
    En cualquier caso se recomienda que la camada tenga por lo menos de 2 a 3 pies de espesor, para evitar la canalización.
    Las torres pueden ser horizontales o verticales, ellas difieren con el fabricante, por lo tanto es de esperarse que el diseño interno también sea diferente.
    La mayoría de estos diseños dan un servicio satisfactorio, la elección normalmente depende de la preferencia individual y/o del precio.
  • 48. DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL POR ADSORCION
    Gas para la regeneración:
    Cantidad de gas
    Temperatura final
    Subdivisión de carga calorífica total
    Calor de desorción del agua.
    Calor latente de vaporización del agua.
    Calor sensible para calentar el agua hasta la temperatura de evaporación
    Calor sensible para calentar el desecante.
    Calor sensible para calentar la carcasa.
    Perdidas de calor
  • 49. DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL POR ADSORCION
  • 50. DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL POR ADSORCION
  • 51. Usando una temperatura del gas de entrada de 340°F.
  • 52. Operación de una planta de deshidratación por tamices moleculares
    • Los cuatro lechos de tamiz molecular se regeneran periódicamente
    • 53. Se despresuriza el lecho
    • 54. En las dos primeras horas
    • 55. El lecho es enfriado durante 1 3/4 horas
    • 56. Se subenfria el lecho hasta 40°F
  • Optimización de la operación
    Sucede con frecuencia que las condiciones de operación de una planta o del gas procesado varían a lo largo de su vida útil
  • 57. Prueba de saturación (“breakthrough test’)
    Lapsos del proceso de regeneración
    • Tiempo normal de adsorción: 12 horas
    • 58. Tiempo normal del ciclo de regeneración: 3 horas
    • 59. Tiempo despresurización, represurización, etc.: 2 horas
    • 60. Tiempo de espera: 7 horas
    • 61. Tiempo de adsorción obtenido en la prueba de saturación: 18 horas
    • 62. Tiempo de regeneración obtenido en la prueba de saturación: 4 horas
  • GRACIAS POR SU
    ATENCION !

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