Deshidratacion del gas natural por absorcion con glicol

DISEÑO Y PROBLEMAS OPERACIONALES EN TORRES CONTACTORAS
DE PLATOS EN PLANTAS DE DESHIDRATACIÓN DE GAS CON GLICOL

ANYI CARELY ESPINEL CHACÓN
NINI JOHANNA HERNÁNDEZ HERNÁNDEZ

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERÍA FÍSICO- QUÍMICAS
ESCUELA INGENIERÍA DE PETRÓLEOS
BUCARAMANGA
2007

1

DISEÑO Y PROBLEMAS OPERACIONALES EN TORRES CONTACTORAS
DE PLATOS EN PLANTAS DE DESHIDRATACIÓNDE GAS CON GLICOL

ANYI CARELY ESPINEL CHACÓN
NINI JOHANNA HERNÁNDEZ HERNÁNDEZ

Tesis de grado presentada para optar al título de
Ingeniero de petróleo

Director
NICOLÁS SANTOS SANTOS
Ingeniero de Petróleos

Codirector
CARLOS GREGORIO DALLOS ARENALES
Ingeniero Químico
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERÍAS FÍSICO-QUÍMICAS
ESCUELA INGENIERÍA DE PETRÓLEOS
BUCARAMANGA
2007

2

34

DEDICATORIA

Dedico este trabajo con todo mi corazón a mi hija y a mi esposo
por su amor, paciencia y comprensión.

NINI JOHANNA

5

DEDICATORIA

Este trabajo va dedicado a Mis padres, a mis abuelos, y a mis
hermanas quienes son las personas más importantes en mi vida.

ANYI ESPINEL

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AGRADECIMIENTOS

A Dios quien ha sido me guía y fortaleza en toda mi vida, a mi
madre y mi abuela aquienes les debo lo que soy, a mi esposo por
su confianza y apoyo incondicional, a mi hija Luna Saray por ser
mi fuente de inspiración y a mis amigas Mónica, Diana y Martha
por estar siempre presente en todo este proceso.

Nini Johanna

7

AGRADECIMIENTOS

A Dios por su respaldo en cada una de las etapas de mi vida.

A mis padres MILTÓN Y OLINDA por su incondicional apoyo en
todos mis proyectos.

Amis hermanas y sobrinos por todo su cariño y comprensión.

ANYI ESPINEL

8

TABLA DE CONTENIDO
Pág
INTRODUCCIÓN

1

1. DESHIDRATACIÓN DEL GAS NATURAL

2

1.1 GENERALIDADES

2

1.2 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

3

1.3 EFECTO DE LAS VARIABLES DE OPERACIÓN

7

1.3.1 Temperatura del gas de entrada

8

1.3.2 Presión del gas de entrada

8

1.3.3 Temperatura del glicol de entrada a la torre contactora

91.3.4 Número de platos en la torre contactora

9

1.3.5 Concentración de entrada del glicol

10

1.4 EQUIPOS DE UNA UNIDAD DE DESHIDRATACIÓN

10

1.4.1 Scrubber o separador de entrada

10

1.4.2 Torre contactora

12

1.4.3 Intercambiador de calor gas – glicol

13

1.4.4 Almacenamiento del glicol pobre

13

1.4.5 Intercambiador de calor glicol rico – glicol pobre

14

1.4.6 Regeneración del glicol15

1.4.7 Rehervidor

16

1.4.8 Gas de despojo

17

1.4.9 Bomba de circulación del glicol

18

1.4.10 Separador flash

18

2. ABSORCIÓN DE GAS

19

2.1 EQUILIBRIO DE FASES

21

2.2 SOLUBILIDAD GAS-LÍQUIDO

21

2.3 DIFUSIÓN MOLECULAR

21

2.3.1 Ley de Fick para la difusión molecular

23

2.4 TRANSFERENCIA DE MASA

25

2.4.1 Clasificación de las operaciones de transferencia de masa

26

2.4.1.1Operaciones Directas

26

2.4.1.2 Operaciones Indirectas

26

9

2.4.2 Operaciones en estado no estacionario

27

2.4.3 Operaciones en estado estacionario

27

2.4.4 Operación por etapas

27

2.4.5 Operación en contacto continuo

28

2.4.6 Coeficientes de transferencia de masa

29

3. TORRES DE ABSORCIÓN

30

3.1 TORRES CONTACTORAS EMPACADAS

30

3.1.1 Empaques al azar

32

3.1.2 Empaques regulares32

3.2 TORRES CONTACTORAS DE PLATOS

33

3.2.1 Extractores de niebla

34

3.2.1.1 Extractores de niebla tipo veleta

34

3.2.1.2 Extractores de niebla de malla de alambre entretejido

36

3.2.1.3 Extractores de niebla tipo ciclónico.

37

3.2 BANDEJAS O PLATOS

38

3.2.1 Vertederos

39

3.2.2 Derramaderos

40

3.2.3 Tipos de platos

41

3.2.3.1 Platos de flujo cruzado

41

3.2.3.1.1 Configuracionesde platos de flujo Cruzado

45

3.2.3.2 Platos a contracorriente

49

3.3 TORRES DE PLATOS vs. TORRES EMPACADAS

50

4. CARACTERÍSTICAS DEL GLICOL

51

4.1 TIPOS DE GLICOL

51

4.2 PREVENCIONES A TENER EN CUENTA CON EL USO DEL GLICOL

52

4.2.1 Oxidación

53

4.2.2 Descomposición Térmica

54

4.2.3 pH

54

4.2.4 Contaminación con sal

55

4.2.5 Presencia de Hidrocarburos

57

4.2.6 Sedimentos...