PRODUCCION Y ADECUACION DEL PETROLEO Y GAS NATURAL 1. Introducción Al separar los principales componentes del los hidrocarburos (gas natural, petróleo, GLP, y agua) se deberá proceder con una serie de procesos de tratamiento que permita cumplir las especificaciones exigidas en los contratos de venta de los productos. Proporcionar las instalaciones necesarias para producir y acondicionar los hidrocarburos (H.C.) para ser luego vendido y transportados de acuerdo a reglamentación. Este sistema de adecuación deberá ajustarse a la naturaleza de los hidrocarburos que produzca el campo. (el diseño de la planta está asociada a las características del gas y crudo del reservorio). 2. Objetivo Tener el conocimiento general del proceso, diseño, dimensionamiento y operación de los equipos principales que tiene una planta de tratamiento de gas y que contiene torres de fraccionamiento y estabilización de líquidos, tanques de almacenaje de productos. 3. Desarrollo 3.1 Especificaciones del Crudo y Gas Natural Los hidrocarburos que salen del pozo en forma de una compleja mezcla de hidrocarburos producidos que

contienen gas, petróleo y agua con sus respectivos contaminantes (CO2, H2S y Hg) Los hidrocarburos son

una combinación de elementos de hidrógeno y el carbono. La mayor parte del petróleo que se encuentra en diversos lugares en el mundo puede contener compuestos de azufre y anhídrido carbónico y rastros de oxigeno, nitrógeno y metales pesados y otras impurezas.

3.1.1 NUMEROS DE COMPONENTES DE MOLECULAS DE CARBON PRESENTES EN LOS H.C. Gas Natural: C1 – C2 GLP: C3 – C4 Condensado liviano (Nafta): C6 – C8 Gasolina: C4 – C12 Kerosén, Diesel: C9 – C17 Combustible de Aviación: C9 – C16 Aceite lubricante: C20 >

El gas natural contiene una mezcla de hidrocarburos de la serie parafinica con algunas impurezas. Su componente principal es el metano y está presente en un 80% o más, los otros componentes son etano, propano, butano, pentano, hexano, heptanos y elementos más pesados de esta misma serie. Contiene impurezas que son: ácido sulfhídrico, nitrógeno, dióxido de carbono, helio y gases raros. Se denomina gas seco cuando el contenido de metano es mayor al 90% y gas húmedo cuando este contenido se acerca a 80% de metano y el resto es la presencia de GLP y gasolina natural. 3.1.2 ESPECIFICACIONES DEL GAS NATURAL DE ACUERDO A CONTRATO

l “ ”

3.1.3 ROCA CON PETROLEO Y GAS En la formación del reservorio los H.C, se encuentra impregnado en roca de diferentes porosidades, presión, y temperatura.

3.1.4 PERFORACION DEL RESORVORIO Hay varios tipos perforación de reservorio, dependiendo del grosor de capa productora

3.1.5 Árbol de Producción, Líneas de Recolección, Desarenador, Slug Casher y Separador 3.1.6 Árbol de Producción

Es un conjunto de válvulas que permiten abrir y cerrar el pozo a voluntad y conducir los fluidos del reservorio a las Plantas de Proceso. La surgencia se regula mediante un pequeño orificio cuyo diámetro depende del régimen de producción que se quiera dar al pozo denominado choque o estrangulador, este dispositivo está diseñado para restringir y controlar el ritmo de producción de un pozo y que las fluctuaciones de presión usualmente aguas abajo del estrangulador no tengan efecto en la producción del pozo. Para que esto suceda es indispensable que se establezca la condición de flujo crítico a través del estrangulador; es decir, la velocidad del flujo no debe ser igual a la del sonido.

Fig 1 Partes del Árbol de Producción

Los estranguladores cumplen las siguientes funciones:

Controlar el caudal de producción.

Controla y previene la producción indeseada de arena. Controla y previene la producción prematura de agua y gas.

Permite proteger los equipos de fondo y superficie. Existen diferentes tipos, conexiones y marcas de arbolitos: Tipos: Simples y Dobles Conexiones: Roscadas (para baja presión) y Bridadas (para alta presión) Marcas: Cameron, FMC, Moto Mecánica y Gray Look 3.1.7 El Desarenador: Tiene la función de remover la cantidad de sólidos provenientes de la producción de hidrocarburos a la salida del cabezal.

3.1.8 Líneas de Recolección: La producción de H.C. comienza en los pozos del campo. Las líneas se encuentran a diferente distancia de la planta de procesamiento de gas. Las líneas de recolección transporta un producto multifasico, que contiene: Gas en forma de vapor, hidrocarburos líquidos, agua en forma de vapor y liquida. El dimensionamiento de las líneas de recolección es muy compleja por el hecho de manejar un flujo multifasico. Unos de los problemas principales que se encuentra en la selección del diámetro de la línea para un flujo multifasico, es la predicción de la caída de presión y la formación de bolsones de líquidos, que pueden afectar seriamente la operación de la planta de proceso. Hay cálculos especializados para determinar el diámetro deseado para un flujo de gas determinado que pueden predecir la caída de presión y la formación de bolsones de liquido ( slugs), pero los resultados no son confiables en la práctica.

3.1.9 Manifold de Recolección de flujo multifasico. Todas las líneas de recolección de los H.C., convergen en un manifold, diseñado para juntar toda la producción del campo o de cada pozo. Este sistema está diseñado para aislar cualquier pozo y ponerlo a prueba sin afectar el flujo total de los otros pozos. El gas de producción, y el gas de prueba van a sus respectivos separador de producción y de prueba, de alta y baja presión que contiene: medidores de flujo de gas, medidores de H.C. líquidos, medidores de agua de producción, manómetros, termómetros, control de niveles, etc.

PI

¾” V

½” V½” V

PI

½” V½” V

TI

PI½” V

½” V

PI

½” V½” V

TI

CABEZAL DE PRODUCCION

CABEZAL DE PRUEBA

LINEA TIPICA DEL POZO

. 3.1.10 El Slug Catcher Tipo pulmón y tipo dedos (Finger Type): La función principal de un slug cátcher, es la de mitigar el impacto que podría acarrear la presencia de un bolsón de líquido sobre la operación del área de separación de hidrocarburos y torre estabilizadora. Hay dos tipos de slug cátcher: tipo separador que almacena los bolsones de h.c. líquidos en un separador-pulmón, y por medio de un controlador nivel, regula un flujo constante al separador de producción, de tal manera que evita ahogar la torre de estabilización de condensado. El problema con este tipo de pulmón, es que requiere un volumen conocido para su dimensionamiento, de lo contrario el pulmón puede ser más pequeño que lo requerido, y por lo tanto este equipo no funcionara. El otro tipo de slug cátcher es el llamado estilo dedos, que está compuesto de una seria de tubos en paralelo, cuyo arreglo prevé una ligera pendiente en cuya zona de menor altura oficia de receptáculo de líquidos y la zona de mayor altura ofrezca el área transversal adecuada para la separación gas-líquido. Este sistema de slug cátcher es más flexible que el tipo pulmón, debido a que si el bolsón de hidrocarburo liquido es mayor al calculado, se aumenta un tubo adicional a los existentes.

3.1.11 Separadores: Una vez recolectado el petróleo crudo o mezclas de fases líquida ( condensado, agua) y gas. Se somete el flujo de H.C., a una separación física de líquido y gas por medio de un equipo llamado separador trifásico, o bifásico. La separación óptima ocurre a una presión y temperatura establecida. Un separador está diseñado para que las partículas liquidas livianas de 150 µ sean arrastradas con el gas en la parte superior del equipo, y las más pesadas que se precipiten en la parte inferior del separador, debido a la acción de la gravedad. El tiempo de residencia de los líquidos en el separador es muy importante para que exista una buena separación del petróleo del agua. Existen varios tipos de separadores: separadores horizontales, separadores verticales, y separadores esféricos, su aplicación de cada uno depende mucho de la relación gas/petróleo (GOR) del reservorio. En un separador, el gas sale por la parte superior del recipiente y los líquidos por la inferior. El flujo de gas, niveles de líquidos, y presión deberán ser constante para que un separador tenga una operación eficiente, es por esto que un separador está provisto; de medidores de gas y líquidos que cumplan normas. Control de niveles, y control de presión, etc.

Vr

NN

L

Φ

d h

ℓ

r

Tie

mp

o d

e

resi

de

nci

a

Tr

Le

ffLs-

s

Vrt

Vr1

Vr2

Vr

= V

rt +

Vr1

+ V

r2

Vr

= Q

Lx

Tr

+ Q

LxT

r1 +

QL

xTr2

Vr

= Q

LxT

r +

QL

x60

0 At =

πxD

²/ 4

ℓ =

2(r

² -

d²

)½ =

2r

sin

Φ =

2d

ta

n Φ

/2

An

aa

l-n

bb

l = V

r /L

eff

An

aa

l-n

bb

l = A

na

l-n

bl +

Vr1

/Le

ff +

Vr2

/Le

ff

3 <

Le

ff /D

< 4

A*(

Are

a fra

ccio

n)

= A

(fo

nd

o)

/ A

t

A(f

on

do

)

A(s

eg

me

nto

) =

A(s

ect

or)

– A

(tr

ian

gu

lo)

=A

(fo

nd

o)

A(s

eg

me

nto

) =

r²c

os¯

¹ (

r-h/r

) – (

r-h)(

2rh

-h²)

½

A(s

eg

me

nto

) =

( r

²/2

)(Φ

- s

inΦ

)

ho

hW

h

CA

LC

UL

O D

EL

ES

PE

SO

R D

EL

CO

LC

HO

N D

EL

PE

TR

OL

EO

Y

LA

AL

TU

RA

DE

L D

IKE

DE

L C

OL

EC

TO

R D

E A

GU

A.

Ρoxh

o + ρw

xhw

= ρwxh

’wh

w =ρw

xh’w

-ρox

ho /

ρxw

=h’w

-ρox

ho/ρ

wΔ

h=ho

+hw

-h’w

Δh=

ho-ρ

oxho

/ρw

= ho

(1-ρ

o/ρw

)

h’W

3.1.12 Planta de Tratamiento de Gas Natural: Una vez que el hidrocarburo pasa por los separadores, el compuesto liviano que es el Gas Natural pasa al proceso de tratamiento que vendría a ser el de endulza miento (remoción de contaminantes CO2, H2S, HG)

y deshidración. Los compuestos pesados como son el condensado pasan a un separador de baja por donde

los residuos del hidrocarburo (gasolina y crudo) son enviados a una torre estabilizadora antes de ingresar a su almacenamiento. 3.1.13 Endulza miento Amina; es un solvente químico que a través del proceso de absorción permite separar los contaminantes que vienen en la corriente del gas (H2S y CO2). Este proceso es exotérmico (liberación de calor), La

absorción del CO2 y H2S en la Amina se produce por la diferencia de las presiones parciales entre el gas y

el liquido, en otras palabras por transferencia de sustancia de fase gaseosa a otra fase líquida (Reacción

química). Existen varios tipos de aminas, las más utilizadas en la industria son: Monoetanolamina (MEA), Dietanolamina (DEA) y Metildietanolamina (MDEA). La operación de una planta de amina es compleja y la mayoría de los equipos usados en este proceso son de acero inoxidable, debido a la presencia de acido carbónico.

DT

TT

TT

DP

FIC

FIC

AGUA

DESM

IN3R

ALIZ

ADA

TANQ

UE D

E

SURG

ENCI

A DE

AMIN

ATK

DE

ALM

ACEN

DE A

MIN

A

BOM

BA T

RANS

F.

AMIN

A

FILT

RO D

E

SOLI

DOS

FILT

RO

CARB

ON

ACTI

VADO

FILT

RO

COAL

ESCE

NTE

DEPU

RADO

R DE

GAS

FILT

RO

COAL

ESCE

NTE

GAS

A P

ROCE

SOS

TANQ

UE D

E FL

SHEO

DE

AMIN

A

PC

TEA

TORR

E

CONT

ACTO

RA D

E

AMIN

A

ACUM

ULAD

OR

DE R

EFLU

JO

COND

ENSA

DOR

DE A

MIN

A

ENT

RADA

ACE

ITE

TERM

ICO

SALI

DA A

CEIT

E

TERM

ICO

REG

ENER

ADO

R DE

AMIN

A

RE-E

RBID

OR

BOM

BA D

E

REFL

UJO

VENT

EO

98%

CO

2

LC

FILT

RO D

E

SOLI

DOS

INTE

RCAM

BIAD

OR

AMIN

A/AM

INA

INTE

RCAM

BIAD

OR

GAS

/GAS

PTPT

0.3

µ m

77°-1

13°F

3 ps

i

10° F

arri

ba

del g

as d

e

entra

da

10%

del

volu

men

tota

l10

µm

3 ps

ig

320°

F m

ax.

8 ps

ig

5-10

µm

250°

F25

psig

1 µm

BOM

BA D

E

ALIM

ENTO

DE A

MIN

A

BOM

BA

BOO

STER

DE A

MIN

A

3.1.14 Membranas: La remoción de CO2 por medio de membranas selectivas es otro método de endulza

miento del gas. El problema de este sistema es principalmente la perdida de metano y etano de casi

un 11% que se va con dióxido de carbono. La presencia de H.C. pesado en el gas, tales como los C7+,

tiene el efecto de envenenar las membranas, reduciendo su eficiencia de remoción de CO2 a un 40%.

Las membranas son muy buenas para la remoción de agua del gas.

3.1.15 Mercurio; La remoción del Mercurio en el gas natural se aplica cuando se utilizan intercambiadores de calor de aluminio en el módulo de procesamiento de gas. Esto se consigue haciendo atravesar el gas natural por un lecho impregnado de azufre, así el mercurio reacciona y forma el HgS (Sulfuro de Mercurio). Otro método el uso de carbón activado como se lo muestra seguidamente:

495 FT3 carbon

activado impregnado

con sulfuro -15 mm

dia. esferas

634.1 mm

150 mm-esferas 13 mm ǿ

0.81mmx1.73mm opening, 304 SS # 10 screen

15

24

mm

75 mm-esferas 6 mm ǿ

75 mm-esferas 13 mm ǿ

0.81mmx1.73mm opening, 304 SS # 10 screen

Hea

t

Mde

dium

TT

TT

TRC

TRC

TT

TT

Inlet Coalescer

Filter

Heat

Exchanger

MRU

Mercury Bed

Outlet Filter

Gas Air Cooler

3.1.16 Deshidratación; La remoción del agua o deshidratación del gas se realiza para prevenir la formación de hidratos, corrosión del sistema de transportación de gas, congelamiento en las planta de procesamiento de gas, especialmente en las plantas criogénicas donde las temperatura del gas alcanza -130° F Hay dos maneras de remoción de agua del gas: una por absorción empleando TEG o MEG, la otra por adsorción, empleando tamices moleculares.

3.1.17 Proceso de Absorción; Es un fenómeno físico el cual se da por la solubilidad de un fluido en otro, cuando un disolvente atrapa las moléculas de agua al entrar en contacto con el gas. Para el proceso de absorción de H2O del gas, se utilizan soluciones de glicol: Monoethylenglicol (MEG) y Triethylenglicol (TEG), mismos que permitirán remover hasta un contenido de 7 libras/MMPC de contenido de vapor de agua. Los principales componentes de una planta de Glicol son: Separador, Absolvedor (torre contactora), tanques de venteo, Intercambiador de calor, regenerador, recuperador, tanque de abastecimiento, filtros y bombas.

3.1.18 Proceso de Adsorción o Tamices Moleculares; es el proceso de Adsorber el agua con lechos fijos

desecantes ó sólidos desecantes (silica gel, alúmina o tamices moleculares de zeolitas). El tamiz molecular es un material que contiene poros pequeños de un tamaño preciso y uniforme que se usa como agente adsorbente. La moléculas que son lo suficientemente pequeñas para pasar a través de los poros son adsorbidas, mientras que las moléculas mayores no. Los tamices tienen una amplia utilización en plantas criogénicas, donde las especificaciones de contenido de agua en el gas es cero ppm..

3.1.19 Planta de Refrigeración Mecánica y Turbo Expansión

Planta de Refrigeración Mecánica; Luego de los Procesos de Tratamiento del Gas Natural para reducir la cantidad de CO2, H2S, mercurio. El gas puede ser procesado en una planta de roció. El proceso de refrigeración se usa para cumplir con las especificaciones del punto de Rocío de los componentes pesados del gas y también cumplir con el punto de roció del agua para evitar la formación de hidratos y acido carbónico en las líneas de trasmisión.. La temperatura a la cual debe ser enfriado el gas en una planta de roció es de -300 F. Al mismo tiempo que el gas es enfriado se inyecta MEGa para evitar congelamiento del agua (formación de hielo) en los intercambiadores de calor, y chiller. Los equipos que componen una planta de refrigeración o de roció son las siguientes:

Circuito de gas natural, al cual se le remueve agua y líquidos para acondicionarlo a gas de venta.

Circuito de glicol, el cual se utiliza para inhibir la formación de hidratos en el intercambiador de calor y el chiller y está formado por la unidad de regeneración donde se retira el agua al glicol por evaporación.

Circuito del refrigerante propano, el cual al evaporarse en el caso del chiller enfría el gas natural que pasa por los tubos

MEG

MEG

MEG

MEG

SEPARADOR FRIO

GAS/GAS

EXCH.

LIQ/GAS EXCH

GAS DE

VENTA

CHILLER

JT

JT

ACUMULADOR DE C3

ECONOMIZADOR

AEREO

ENFRIADOR

2 ETAPA

COMP.

1 ETAPA

COMP.

SISTEMA DE REFRIGERACION CON PROPANO

TK

GAS DE PROCESO

GA

SO

LIN

A N

AT

.

PROPANO

. 3.1.20 Proceso de “Turbo-Expander”

Su aplicación principal es recuperar etano del gas natural, puesto que el etano es una materia prima muy importante para la industria petroquímica. Con el proceso se alcanzan temperaturas bastante bajas y por tanto se licua una parte sustancial de etano y componentes más pesados del gas natural. Estos productos son posteriormente recuperados por fraccionamiento. Turbo expansor/ compresor funciona aprovechando o utilizando altas presiones de un gas para mover un un rotor con aspas torcidas helicoidalmente consiguiendo altas velocidades que pueden ser a mayores de

30,000 rpm produciendo bajas temperaturas ( - 1300 F) del gas a la salida del turbo. Un turbo expansor es mucho más eficiente en bajar la temperatura del gas que una válvula de expansión Joule Thompson ( J.T.). Una vez que el gas ha sido enfriado y una buena porción de etanos y la mayoría del propano y más pesados han sido licuados, los líquidos se separan del gas frío en un separador vertical bifásico donde, los líquidos condensados van a las torres fraccionadoras que sirven para obtener los diferentes productos líquidos comerciables. La corriente de gas seco del separador frio intercambia calor con el gas de carga y va al compresor movido por la turbina del expansor en el cual se restablece parcialmente la presión del gas de proceso, Normalmente se recupera en el compresor del turbo expansor un 67 % de la presión de salida del turbo. Hay muchos arregloiferentes para este proceso dependiendo de la composición del gas de carga y el nivel deseado de líquidos a recuperar, en otras palabras existen plantas criogénicas diseñadas para recuperar un 85%, 90%, o 96% de propanos. Una característica importante del proceso turbo-expander, es que el vapor de agua en el gas de carga debe haber sido virtualmente removido en su totalidad, debido a las muy bajas temperaturas de operación en este proceso.

Aunque este proceso se usa principalmente para recuperar etano, es económicamente empleado para la recuperación de GLP y gasolina natural... Seguidamente se presenta algunos diagramas de la variación del sistema de turbo-expander.

Compresor Booster

ARBOLITO DE

PRODUCCION

LINEAS DE

RECOLECCION

FLUJO MULTIFASICO

GAS,CONDENSADO

Y ,AGUA

CONDENSADO

AGUA A

POZO

INJECTOR

GAS

Tanque

almacena

mientoTORRE

ESTABILIZADORA

Sistema de

remocion de

CO2 - Amina

SEPARADORES

TRIFASICO,

PRESION ALTA

Y BAJA

Sistema de

Deshidratacion

TEG

Sistema de

Deshidratacion

Tamices

Moleculares

Intercambiador

de calor

Turbo-Compresor

a Gasoducto

Torre De-Etanizadora

Me

tan

os y

Eta

no

s

Aereo Enfriador de

Gasolina Natural

Aereo Enfriador

de GLP

Torre

Debutanizadora

Ga

so

lin

a N

atu

ral

Almacenamiento de

GLP

DIAGRAMA DE PROCESOS DE PLANTA DE GAS CRIOGENICA

GASES DE CABEZA

Separador Frio

Depurador

Variaciones del sistema Turbo-expander

3.1.21 Planta de Proceso Fraccionamiento (LGN): De-Etanizadora, Debutanizadora y Torre

Estabilizadora Torre de Fraccionamiento; Los líquidos recuperados del gas natural (LGN), forman una mezcla multicomponente, la cual se separa mediante una operación de destilación. En la Figura 1 se muestra en forma esquemática una torre de fraccionamiento con sus diferentes componentes. Figura 1 Torre de Fraccionamiento

El calor se introduce al rehervidor para producir los vapores de despojo. El vapor sube a través de la columna contactando el líquido que desciende. El vapor que sale por la cima de la columna entra al condensador donde se remueve calor por algún medio de enfriamiento. El líquido se retorna a la columna como reflujo para limitar las pérdidas de componente pesado por la cima. Internos tales como platos o empaque promueven el contacto entre el líquido y el vapor en la columna. Un íntimo contacto entre el vapor y el líquido se requiere para que la separación sea eficiente. El vapor que entra a una etapa de separación se enfría con lo cual ocurre un poco de condensación de los componentes pesados. La fase líquida se calienta resultando en alguna vaporización de los componentes livianos. De esta forma, los componentes pesados se van concentrando en la fase líquida hasta volverse producto de fondo. La fase de vapor continuamente se enriquece con componente liviano hasta volverse producto de cabeza. El vapor que sale por la cabeza de la columna puede ser totalmente o parcialmente condensada En un condensador total, todo el vapor que entra sale como líquido, y el reflujo retorna a la columna con la misma composición que el producto

de cabeza destilado. El componente más pesado que se vaporiza se denomina “componente clave liviano” y el componente más liviano que permanece en la fase líquida se denomina “componente clave pesado”. En la destilación todos los cálculos se ejecutan usando etapas teóricas de equilibrio. Una columna de fraccionamiento puede ser considerada como una serie de equilibrios flash con dos corrientes de alimento y dos de producto, como se muestra en la Figura 2. Fig. 2 Modelo Básico de Fraccionamiento

El vapor entra al flash desde la etapa inferior a alta temperatura y la corriente de líquido entra desde la etapa superior a baja temperatura, en esta etapa ocurre transferencia de calor y de masa de forma tal, que las corrientes que salen estén en el punto de burbuja de líquido y en el punto de rocío de vapor, a la misma temperatura y presión. La relación entre los balances de materia y energía para cada etapa es la base para el diseño de toda la torre de fraccionamiento. 3.5.2 Tipo de Fraccionadores: El propósito del fraccionamiento es obtener de una mezcla de hidrocarburos líquidos y ciertas fracciones que como productos deben cumplir especificaciones. El número y tipo de fraccionador requerido depende del número de productos a ser producidos y la composición del alimento. Los procesos de fraccionamiento típicos son: Demetanizador, Deetanizador, Depropanizadora y Debutanizadora. Para separar una corriente líquida de hidrocarburos en varias fracciones, se requiere una torre de destilación por fracción. En la Figura 3 se muestra un tren de fraccionamiento usado para producir tres productos. La corriente de alimento contiene mucho etano para ser incluido en los productos; por eso, la primera columna es una deetanizadora. La corriente de cima de la deetanizadora se recicla a la planta de procesamiento aguas arriba, o se envía al sistema de gas combustible.

El producto de fondo de dicha columna, es la carga a la segunda columna llamada depropanizadora; en la cual se obtiene como producto de cima, propano en especificaciones. El producto de fondo es una mezcla de C4’s y gasolina que va a la tercera columna. Esta es una debutanizadora, en la cual se separan los productos butano y gasolina.

Figura 3. Tren de Fraccionamiento y Rendimiento

El rehervidor es el punto de control para la pureza del producto de fondo. La composición de cabeza es función de las unidades de proceso aguas arriba. Esta es una aproximación económica para obtener un solo producto, pero la eficiencia de separación está limitada. Una mejor recuperación o una separación más fina, se logra adicionando un condensador de reflujo y una sección de rectificación 3.1.22 Torre de Estabilización; Una vez el hidrocarburo condensado es recolectado en el separador de entrada a la planta, se utiliza una torre estabilizadora en la cual se separan las fracciones de pentano y más pesados, los cuales salen por el fondo y las fracciones de butano y más livianos (C4-) salen por la cabeza.. El producto de fondo se vende como un condensado estabilizado, al cual se le controla en la torre la presión de vapor Reid (RVP), con la cual se determina el tipo de tanque de almacenamiento requerido (Para gasolina natural 10 - 12 RVP, se recomiendan tanques esféricos, cilíndricos horizontales o verticales con domo; para gasolina 5 - 14 RVP tanques con techo flotante o de techo fijo con venteo). En la Figura4 se ilustra una instalación típica para estabilización de condensado.

Figura 4. Proceso típico de estabilización de condensado

3.2 Planta de Refinación: Fraccionamiento por Destilación Fraccionamiento por destilación, es una operación en la que los vapores que van ascendiendo a través de las bandejas o platos de la torre entran en contacto íntimo con el liquido que desciende, así los componentes de alto punto de ebullición se condensan y se concentran en el fondo de la torre mientras que los livianos van a la cabeza de la torre. El crudo con características de grado ºAPI de 50 a 55 y TVR a 100 ºF entre 6 y 11, entra a la torre por una zona de expansión flash en la cual se vaporiza y los vapores pasan a través de la columna para condensarse en el acumulador de reflujo. La temperatura en la cabeza de la torre es un buen parámetro del

punto final de la gasolina, esta temperatura es controlada devolviendo parte de la gasolina condensada como reflujo a la cabeza de la torre. 3.1.23 Destilación de Crudo; La destilación de crudo de petróleo también llamada destilación primaria o

destilación atmosférica tiene por objetivo obtener los cortes de: gasolinas, kerosén, diesel oil, fuel oil y otros.

La Temperatura se desarrolla desde los 350 ºC en el fondo de la torre hasta los 100ºC por el tope de la torre. Los productos que se obtienen tienen las siguientes características:

Gases: que hubieran quedado disueltos anteriormente, reciben el tratamiento mencionado, dando, gas seco que se une al gas natural y al GLP que se expende en garrafas.

Naftas: corresponden a la mezcla de hidrocarburos que contienen entre 6 y 9 átomos de carbono por molécula. Su densidad es de 0,7 gr/ml.

Querosén o Kerosén: comprenden la mezcla de hidrocarburos que contiene entre 10 y 16 átomos de carbono por molécula. Su densidad es de 0,8 gr/ml.

Gasoil: nombre que se le asigna a la mezcla formada por hidrocarburos que posen entre 16 y 18 átomos de carbono por molécula. Su densidad es de 0,9 gr/ml.

Petróleo reducido: es el residuo que no se destila. Se separa por la base de la torre, consiste en mezclas de fueloil y asfalto.

3.1.24 Proceso de Fraccionamiento del crudo; el crudo ingresa a la torre a una temperatura de 350 ºC

obteniéndose los siguientes cortes: producto de cabeza, destilado liviano, destilado medio, destilado pesado y producto de fondo. Los productos de cabeza son de bajo peso molecular como son metano, etano, nitrógeno, gases licuables (propano y butano). El destilado liviano está compuesto por pentano, hexano y heptano. El destilado medio está compuesto por heptano hasta nonano.

La recuperación de Gases tiene como objetivo separar todas las fracciones livianas procedentes de la cabeza de la torre debutanizadora y del estabilizador de la unidad de reformación catalítica. Esta unidad está constituida por los siguientes equipos: secadores de carga, torre deetanizadora y splitter propano – butano. La torre deetanizadora consta de 36 bandejas y opera a 30 psi separa el metano y el etano como también los compuestos más livianos del GLP, los secadores tiene relleno de cerámica de diferentes diámetros donde se absorbe todas las moléculas contenidas en el gas. La torre splitter separa propano por la parte superior y butano por la parte inferior esta torre por lo general consta de 44 platos y opera a 20 psi.

El Redestilado del platformado, es un proceso de reformación catalítica que emplea un catalizador selectivo que contiene platino y alúmina, para convertir naftas de baja calidad o nafta de destilación directa en combustible automotriz o de aviación de alta calidad en presencia de hidrogeno. Este proceso es también utilizado para obtener sustancias ricas en compuestos aromáticos. La materia prima de los reformadores catalíticos son las gasolinas pesadas de corte C7 a C8, las reacciones producidas en este proceso son: deshidrogenacion de naftenos a aromáticos, ciclación de parafinas a naftenos, isomerización de parafinas y hidrocracking de parafinas. Las variables de proceso principales a ser controladas son: temperatura de entrada a los rectores, presión del reactor, caudal de carga, relación hidrogeno/hidrocarburo. 3.1.25 Equipos Utilizados durante los Proceso: Intercambiadores de Calor: Es un equipo de transferencia de calor entre dos corrientes en un proceso, son diversos los usos que se le pueden acreditar a cada uno de los tipos de intercambiadores, los más usados dentro de la industria petrolera son:

Intercambiadores de Coraza y Tubo; consiste en una serie de tubos lineales colocados dentro de un tubo muy grande llamado coraza (como se aprecia en la figura) y representan la alternativa a la necesidad de una gran transferencia de calor.

Intercambiadores de placa y armazón: los

intercambiadores de placa y armazón consisten en placas estándares, que sirven como superficies de transferencia de calor y un armazón para su apoyo.(ver siguiente figura).

3.1.26 Tanque de Almacenamiento: constituyen un elemento de sumo valor en la explotación de los hidrocarburos, estos permiten la sedimentación de agua y barros del crudo antes de despacharlo por oleoducto o a destilación, brindan flexibilidad operativa a las refinerías, actúan como punto de referencia en la medición de despachos de producto. Se clasifican en: Tanques verticales: techo fijo o flotantes, son utilizados para almacenar petróleo, gasolina mediana y

gasolina liviana. Esferas y salchichas: Se utilizan para almacenar gas licuado de petróleo a presión atmosférica. 3.1.27 Compresores: Son maquinas de flujo continuo donde se transforma la energía cinética (velocidad) en presión. Los compresores para gas se emplean para refrigeración, acondicionamiento de aire, transporte por tuberías. Acopio de gas natural, craqueo catalítico, polimerización y en otros procesos químicos. los más usados dentro de la industria petrolera son:

Compresores de Desplazamiento Positivo, El compresor reciprocante, tiene uno o más cilindros en los cuales hay un pistón o embolo de movimiento alternativo que desplaza un volumen positivo en cada carrera.

Compresores Dinámicos – Centrífugos, son el tipo que más se emplea en la industria de procesos químicos porque su construcción sencilla, libre de mantenimiento permite un funcionamiento continuo durante largos periodos.

3.1.28 Aeroenfriadores, son equipos que utilizan ventiladores axiales para sacar el aire a través del haz de tubos de aletas. Los ventiladores se colocan por encima del paquete ofreciendo así un mayor control del fluido del proceso.

3.1.29 Bomba Centrífuga, es una bomba de rotodinámicas que utiliza una rotación del impulsor para

aumentar la presión de un fluido, se utilizan para mover los líquidos a través de un sistema de

tuberías. El líquido entra en el impulsor de la bomba a lo largo o cerca del eje de rotación y se

acelera por el impulsor, que fluye radialmente hacia fuera en un difusor o voluta de la cámara

(caja), desde donde sale en el sistema de tuberías aguas abajo.

4 Aplicación; En la figura siguiente se muestran los diferentes Procesos de una Planta Criogénica, donde se describirá la secuencia que sigue el hidrocarburo antes de ser entregado al sistema de transporte para su comercialización.

Compresor Booster

ARBOLITO DE

PRODUCCION

LINEAS DE

RECOLECCION

FLUJO MULTIFASICO

GAS,CONDENSADO

Y ,AGUA

CONDENSADO

AGUA A

POZO

INJECTOR

GAS

Tanque

almacena

mientoTORRE

ESTABILIZADORA

Sistema de

remocion de

CO2 - Amina

SEPARADORES

TRIFASICO,

PRESION ALTA

Y BAJA

Sistema de

Deshidratacion

TEG

Sistema de

Deshidratacion

Tamices

Moleculares

Intercambiador

de calor

Turbo-Compresor

a Gasoducto

Torre De-Etanizadora

Met

anos

y E

tano

s

Aereo Enfriador de

Gasolina Natural

Aereo Enfriador

de GLP

Torre

Debutanizadora

Gas

olin

a N

atur

al

Almacenamiento de

GLP

DIAGRAMA DE PROCESOS DE PLANTA DE GAS CRIOGENICA

GASES DE CABEZA

Separador Frio

Depurador

Siguiendo la secuencia del diagrama de proceso de la planta de Gas Criogénica, se describe en las siguientes partes:

a) Líneas de Recolección y Separadores, corresponde a la sección desde el cabezal de producción y las líneas de recolección, así como el empleo de los separadores (bifásico y trifásico). b) Remoción de CO2 (Planta de Amina), Descripción de los procesos de endulza miento por absorción utilizados. c) Deshidratación del gas natural, descripción del proceso de deshidratación de agua por absorción y adsorción (tamices moleculares) en las plantas de tratamiento. d) Sistemas de Refrigeración Mecánica y Sistemas de Turbo Expansión, la aplicación de las mismas en plantas de estabilización y fraccionamiento. e) Fraccionamiento, destilación y recuperación de GLP, procesos necesarios para estabilización del crudo y el fraccionamiento del gas natural para la obtención de GLP.

5 Conclusiones; Hay saber comprender la importancia que tiene cada una de las etapas por la que atraviesa el crudo desde que sale a superficie hasta que está en condiciones y especificaciones para su almacenamiento y comercialización, lo cual permite cumplir con las normas y reglamentaciones vigentes. De no contar con todos los procesos la compañía estaría expuesta penalizaciones por parte del ente regulador y normativo, como también puede ocasionar daños de corrosión al sistema de transporte, almacenamiento y a los equipos que utilizan el energético como combustible, los cuales exigirían resarcimientos de daños a la compañías ocasionándoles grandes perdidas económicas.