Contenido
Existe una gran variedad de formas de configurar los distintos procesos unitarios utilizados en el tratamiento del gas natural bruto. El diagrama de flujo de bloques que figura a continuación es una configuración típica generalizada para el tratamiento de gas natural bruto procedente de pozos de gas no asociado. Muestra cómo se procesa el gas natural bruto para convertirlo en gas de venta canalizado a los mercados de usuarios finales.[13][14][15][15][16] También muestra cómo el procesamiento del gas natural bruto produce estos subproductos:.
El gas natural bruto se suele recoger de un grupo de pozos adyacentes y se procesa primero en un recipiente separador en ese punto de recogida para eliminar el agua líquida libre y el condensado de gas natural. A continuación, el condensado suele transportarse a una refinería de petróleo y el agua se trata y se elimina como aguas residuales.
A continuación, el gas bruto se conduce a una planta de procesamiento de gas donde la purificación inicial suele consistir en la eliminación de los gases ácidos (sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono). Hay varios procesos disponibles para ese fin, como se muestra en el diagrama de flujo, pero el tratamiento con aminas es el proceso que se utilizaba históricamente. Sin embargo, debido a una serie de limitaciones de rendimiento y medioambientales del proceso con aminas, una tecnología más reciente basada en el uso de membranas poliméricas para separar el dióxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno de la corriente de gas natural ha ganado cada vez más aceptación. Las membranas son atractivas porque no consumen reactivos.[20].
Los gases ácidos, si están presentes, se eliminan mediante un tratamiento de membrana o amina y, a continuación, pueden dirigirse a una unidad de recuperación de azufre que convierte el sulfuro de hidrógeno del gas ácido en azufre elemental o ácido sulfúrico. De los procesos disponibles para estas conversiones, el proceso Claus es, con mucho, el más conocido para recuperar azufre elemental, mientras que el proceso convencional Contact y el proceso WSA (proceso de ácido sulfúrico húmedo")) son las tecnologías más utilizadas para recuperar ácido sulfúrico. Las cantidades más pequeñas de gas ácido pueden eliminarse por combustión en antorcha.
El gas residual del proceso Claus se denomina comúnmente gas de cola y ese gas se procesa en una unidad de tratamiento de gas de cola (TGTU) para recuperar y reciclar los compuestos residuales que contienen azufre y devolverlos a la unidad Claus. De nuevo, como se muestra en el diagrama de flujo, existen varios procesos disponibles para tratar el gas de cola de la unidad Claus y, para ello, un proceso WSA también es muy adecuado, ya que puede funcionar de forma autotérmica en los gases de cola.
El siguiente paso en la planta de procesamiento de gas es eliminar el vapor de agua del gas utilizando la absorción "Absorción (química)") regenerable en trietilenglicol") líquido (TEG),[10] comúnmente conocida como deshidratación de glicol, desecantes de cloruro delicuescente o una unidad de adsorción por cambio de presión (PSA), que es una adsorción regenerable que utiliza un adsorbente sólido.[21] También pueden considerarse otros procesos más recientes, como las membranas.
Luego, el mercurio se elimina mediante procesos de adsorción (como se muestra en el diagrama de flujo), como carbón activado o tamices moleculares regenerables.[6].
Aunque no es común, el nitrógeno a veces se elimina y rechaza mediante uno de los tres procesos indicados en el diagrama de flujo:.
Fracionamento NGL
O processo de fracionamento de LGN trata os gases de exaustão dos separadores de um terminal de petróleo ou da fração superior de uma coluna de destilação de petróleo bruto em uma refinaria. O objetivo do fracionamento é obter produtos úteis, como gás natural adequado para transporte para consumidores industriais e domésticos, gases liquefeitos de petróleo (propano e butano) para venda e gasolina para mistura de combustíveis líquidos. divisor de butano. Ele usa outro processo de destilação criogênica de baixa temperatura que envolve expansão de gás através de um turboexpansor seguido de destilação em uma coluna de fracionamento por desmetanação.[26][27] Algumas plantas de processamento de gás usam o processo de absorção de óleo magro[23] em vez do processo de turboexpansor criogênico.
A alimentação gasosa para a planta de fracionamento de NGL é normalmente comprimida a cerca de 60 barg "Bar (unidade de pressão)") e 37 °C.[28] A alimentação é resfriada a -22 °C, por troca com o produto superior do desmetanizador e por um sistema de refrigeração, e é dividida em três correntes:.
O produto principal é principalmente metano a 20 bar e -98 °C. É aquecido e comprimido para obter gás de venda a 20 bar e 40 °C. O produto final é o LGN a 20 barg que alimenta o desetanizador.
O produto final do desetanizador é o etano e o resíduo é enviado para o despropanizador. O produto de topo do despropanizador é o propano e o resíduo é enviado para o debutanizador. O produto superior do debutanizador é uma mistura de butano normal e isobutano, e o produto inferior é uma mistura de gasolina C5+.
As condições de operação dos navios de fracionamento de LGN são geralmente as seguintes[25][29][30].
Uma composição típica da ração e do produto é a seguinte.[28].
As correntes recuperadas de propano, butano e C+ podem ser "adoçadas" em uma unidade de processo Merox) para converter mercaptanos indesejáveis em dissulfetos e, juntamente com o etano recuperado, são os subprodutos finais dos LGNs da planta de processamento de gás. Atualmente, a maioria das plantas criogênicas não inclui fracionamento por razões econômicas e, em vez disso, o fluxo de LGN é transportado como um produto misto para complexos de fracionamento em gasodutos independentes localizados perto de refinarias ou fábricas de produtos químicos que utilizam os componentes como matéria-prima. Caso a instalação de gasodutos não seja possível por razões geográficas, ou a distância entre a fonte e o consumidor seja superior a 3.000 km, o gás natural é então transportado por navio como GNL (gás natural liquefeito) e reconvertido ao seu estado gasoso nas proximidades do consumidor.
Produtos
O gás residual da seção de recuperação de LGN é o gás de venda purificado final que é enviado por gasoduto para os mercados de usuários finais. O comprador e o vendedor estabelecem padrões e acordos sobre a qualidade do gás. Geralmente especificam a concentração máxima permitida de CO, HS e HO, além de exigir que o gás seja comercialmente livre de odores e materiais questionáveis, bem como poeira ou outros materiais sólidos ou líquidos, ceras, gomas e componentes gomosos que possam danificar ou afetar negativamente o funcionamento do equipamento do comprador. Quando ocorre uma perturbação na estação de tratamento, os compradores geralmente podem recusar-se a aceitar o gás, reduzir o fluxo ou renegociar o preço.
Recuperação de hélio
Se o gás tiver um teor significativo de hélio, este pode ser recuperado por destilação fracionada. O gás natural pode conter até 7% de hélio e é a fonte comercial do gás nobre.[31] Por exemplo, o campo de gás Hugoton em Kansas e Oklahoma, nos Estados Unidos, contém concentrações de hélio de 0,3% a 1,9%, que é separado como um subproduto valioso.[32].