Date post: | 16-Jun-2015 |
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Gas Natural y Condensados UNI-FIQT1
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Jaime Santillana Soto /Ubaldo Apaza
Facultad Ingeniería Química
Gas Natural
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT2
Syllabus
1. Fuentes de Energía2. Gas Natural: Conceptos básicos.3. Suministro y demanda de gas natural.4. Propiedades del gas natural y condensados5. Aplicaciones y usos del gas natural.6. Introducción al Procesado de Gas Natural.7. Fundamentos de Procesos de Separación.8. Tecnologías para recuperación de condensados del
gas natural9. Tratamiento de Gas Natural.10. Desarrollo del gas natural en el Perú.
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT3
Syllabus
11. Fundamentos procesos separacion II.12. Flujo de fluidos compresibles13. Transporte de gas natural y condensados.14. Plantas de Fraccionamiento de líquidos del gas
natural- Camisea15. Nuevas aplicaciones del gas natural: Gas
Natural Licuefactado16. Petroquímica a partir del natural.17. Camisea II18. Comercialización de gas natural y condensados
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5.-Aplicaciones del Gas Natural
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT5
El Gas Natural es el combustible fósilmás limpio
Source: IEA/BP
100
153
187
0
50
100
150
200
CO2 emission (gas = 100)COCO22 emission (gas = 100)emission (gas = 100)
gas oil coal
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� Combustibles alternos a los derivados petróleo : GLP, condensado del gas natural reemplazó al kerosene.
� Metano sustituye a petróleos industriales � Generación energía eléctrica .� Insumo industrial. - Manufactura hierro esponja. Empleo en
Marcona y potencialmente en Cuzco.� Materia Prima .- En industria de fertilizantes nitrogenados
(amoniaco y urea) y en la manufactura de metanol tanto para uso directo como para la manufactura de MTBE.
� Insumo para Industria Petroquímica .- Poliolefinas (PEBD,PEAD, PVC, PP, PS).
Usos Gas Natural y sus Condensados
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT7
4 años después de inicio de Camisea
� La demanda del GLP se ha incrementado en 45% en los últimos 4 años. En el año 2006 la demanda de GLP (24 MBPD) fue superior a la demanda totalde todas las Gasolinas (20 MBPD) y ha desplazado del s egundo lugar a los combustibles industriales (20 MBPD). .
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT8
¿Qué es el GLP ?� El GLP o Gas Licuado de
Petróleo es una mezcla de hidrocarburos que a condiciones normales de (O°C y 1 atm.) se encuentran en estado gaseoso, y a temperaturas ambientales y moderadamente alta presión, son licuados y se pueden almacenar en recipientes cerrados.
� Esta condición de licuación favorece también su transporte y manipuleo, ya que su volumen se reduce 250 veces.
� El Gas Licuado de Petróleo estácompuesto, mezcla de propano y butano.
Propiedades
� Es un producto incoloro.� Es inodoro.� En vapor es más pesado que el
aire.� Líquido es más liviano que el
agua.� Tiene gran poder disolvente,
sobre todo en:• Caucho natural• Grasas• Aceites y pinturas
� No es tóxico� NO ES PELIGROSO!!!
Qué es el GLP
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT9
Suministro centralizado de GLP
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT10
Suministro centralizado de GLP
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT11
Aplicaciones Comerciales
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT12
Aplicaciones Comerciales
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Aplicaciones Domésticas
Principales aplicaciones: � Cocina� Calentamiento de agua� Secado de ropa
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT14
GLP automotriz
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�� CARACTERISTICASCARACTERISTICAS� Proviene de Reservas de Gas
Natural.� Octanaje Banda fija 100-101� Mezcla especialmente
diseñada para automoción.� Producto aditivado. � Producto estandarizado.
GLP automotriz
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Nuevos Usos del Gas Natural
� Tecnología GTL.- Es la manufactura de combustibles líquidos sintéticos tanto por métodos indirectos Fisher Tropsch como en la conversión directa de gas natural a combustibles.
� Gas Natural Comprimido (CNG, GNV).- Es una forma de transportar y emplear el Gas Natural Seco.
� Gas Natural Licuefactado (LNG).- El gas se lucuefacta, transporta en B/T como líquido, se reconvierte en gas en destino y s emplea como gas nuevamente.
� Base para Industria Petroquímica.de clase Mundial-Poliolefinas (polietilenos, cloruro de polivinilo, poliestireno), etilenglicol, ácido acético.
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Gas Natural
C1/C2
ComoCombustible
Hornos a altatemperatura
Hornos a media temp.
Hornos a bajatemperatura
Productos QuimicosCementosLadrillosVidriosCeramicaMetalurgia
Otras IndustriasProd. alimenticios
PapeleriaSecado de vegetalesIndustria TextilDesalinizacionCalefaccion/Coccion
GLPC5+
Liquidos del
Gas Natural GLP
Combustiblesmotor
GNC
Centrales Termicas
Generadoras de Electricidad
C1/C2
Metano/Etano
Usos gas natural como combustible directo
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Uso Tradicional Gas Natural
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Usos del Gas Natural
LíquidosLíquidos •GLP (Consumo Doméstico Exportación)•Condensado (Exportación )
•GLP (Consumo Doméstico Exportación)•Condensado (Exportación )
CONSUMOSCONSUMOS
IndustrialIndustrial
ResidencialResidencial
ComercialComercialProcesamientoProcesamiento
GAS NATURALGAS NATURAL
TransporteTransporte
GASGAS
GNVGNV
Petroquímica(materia prima)
Petroquímica(materia prima)
Generación EléctricaGeneración Eléctrica
•LNG (Exportación)•GTL (Exportación)
•LNG (Exportación)•GTL (Exportación)
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Uso Gas Natural
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT21
Uso Gas Natural
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Gasoducto Camisea
EnergíaTérmica
EnergíaEléctrica
Líneas de Transmisión
Central Termoeléctrica
Eficiencia 37%
Uso Gas Natural sector eléctrico
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EnergEnerg ííaa PacasmayoPacasmayoC.T. C.T. PacasmayoPacasmayo
TermoselvaTermoselvaC.T. C.T. AguaytiaAguaytia
EtevensaEtevensaC.T. C.T. VentanillaVentanilla
EepsaEepsaC.T. C.T. MalacasMalacas
EgasaEgasaC.T. C.T. MollendoMollendo
PotenciaPotencia EfectivaEfectivaTTéérmicarmica en el en el SEIN 1747 MWSEIN 1747 MW
TACNATACNA C.T. Santa RosaC.T. Santa Rosa
Mercado eléctrico para gas natural
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Kallpa
Descripción
Planta 3 turbinas Siemens, ciclo abierto
Potencia 568 MW total (194 en const.)
Inversión US$ 280 million
Combust.Gas Natural
Ubicación Chilca
Accionista 100% Inkia Energy
Sum. gas 100% contratado hasta 2022
Transp.gas ~82% contratado hasta 2023
Nuevos Proyectos
- Ciclo Combinado de Kallpa
- Hidroeléctrica Cerro del Águila
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT25
Nuevos Usos del Gas Natural en Perù
� Materia Prima.- Para fertilizantes nitrogenados (amo niaco y urea), en la manufactura de metanol y de hierro esponja.
� Materia Prima en Indsutria Refinación.- Hidrógeno par a hidrotratamientose hidroprocesos.
� Gas Natural Licuefactado (LNG).- El gas se lucuefacta , transporta en B/T como líquido, se reconvierte en gas en destino y s emplea como gas nuevamente.
� Tecnología GTL.- Es la manufactura de combustibles l íquidos sintéticos tanto por métodos indirectos Fisher Tropsch como en la conversión directa de gas natural a combustibles.
� Gas Natural Comprimido (CNG, GNV).- Es una forma de transportar y emplear el Gas Natural Seco.
� Base para Industria Petroquímica.de clase Mundial- Poliolefinas(polietilenos, cloruro de polivinilo, poliestireno) , etilenglicol, ácido acético.
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT26
Procesado Gas a Químicos y Combustibles
SYNGAS
Sintesis
FischerTropsch
Metanol
Upgrading
MTO
MTD
MTH
Synfuels
Acido Acrilico
Diesel
Gasolina
GLP
Gas Combustible
Ceras/Lubricantes
Potencia
Fuel Cells
Quimicos (MTBE, Acido Acetic, Formaldehido)
Diesel/Gasolina
Propileno/Polipropileno
Acido Acrylic/Acrilatos
Ethileno/Propileno
Fuel (DME)
Hidrógeno
MTP
Natural Gas /AssociatedGas
Amoniaco Amoniaco/Urea/Fertilizante
Potencia
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Gas Natural
Methanol
Gasolina del gas (GTL)
Gas Natural Licuefactado
(LNG)
Petroquìmicosdel gas
Generación y Exportacionenergìa electrica
Gas Natural Vehicular (GNV)
Fertilizantes
Aplicaciòn directa en celdas combustibles
Diesel del gas (GTL)
Crear un Anillo energético Sud Americano
Guardar Gas para generaciones futuras
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT28
6.- Introducción al Procesado de Gas Natural
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT29
Procesamiento de Gas natural
Tratamiento: Retiro componentes ácidos
Estabilización Condensados
Procesamiento: Retiro CO2, H2S,
Hg
Separación condensados,
Fraccionamiento
Líquidos Gas Natural Gas Natural
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT30
Procesado Gas natural
Una vez extraído de los reservorios el Gas Natural sigue un proceso de acondicionamiento, separación y fraccionamiento:
� Acondicionamiento.- Consiste en la eliminación de las impurezas: azufre, agua, CO2 y otras que no tienen valor comercial.
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT31
� Eliminación de compuestos ácidos (H2S y CO2) por sus propiedades corrosivas que afectan a ductos y usuarios finales. Gas alimentado denominado “amargo”, el producto “gas dulce” y el proceso es “endulzamiento”.
� Deshidratación o remoción del vapor de agua para prevenir la formación de sólidos hidrocarburo / agua llamados hidratos.
� Remoción de mercurio cuando está presente en el gas.� Recuperación del azufre de los gases ácidos que se generan
durante el proceso de endulzamiento.� Remoción de Nitrógeno para incrementar el valor calorífico del gas
lo cual disminuye el volumen a ser transportado.� La recuperación ó separación de etano e hidrocarburos licuables
mediante alguna tecnología adoptada.
Etapas Procesamiento
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT32
Qué es un Gas Acido (Sour Gas)?
Es un gas ácido que contienedióxido Carbono y Sulfuro de hidrógeno.
Gas NaturalGas Natural
No-Hidrocarburos
(Sour Gas)Hidrocarburos
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT33
Tratamiento de Gas Natural Gas
Contaminantes en gas natural :
� CO2� H2S� Mercaptanos (RSH)� Carbonyl sulfide (COS)� Sulfuro Carbono (CS2)� H20� Hg
La remoción está determinada por los requisitos agua s abajoEn plantas de LNG se requiere:CO2 < 100 ppmv (congelamiento equipos)H2S < 4 ppmv (especificación ventas del gas)H20 < 1 ppmv (congelamiento equipos)Hg <0.01 µgr/Nm3 (corrosion en intercambiadores de aluminio )
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT34
Recuperación de componentes y separación
PROCESADO
FRACCIIONA
MIENTO
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT35
Calidad Gas Natural y Procesado de Gas
� En boca de pozo el gas natural tiene: H2S
CO2
Nitrógeno
Mercurio
� Estos contaminantes deben ser retirados
� Hidrocarburos, C1, C2,C3, C4, C5, C6+
� La calidad del gas natural determina los procesos de purificación/separación
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT36
� OBJETIVO:
EXTRAER COMPONENTES CONDENSABLES DEL GAS PARA VENTAS O ESPECIFICACION DE TRANSPORTE
� CONCEPTO:
RECUPERACION DE ETANO, PROPANO, Y MAS PESADOS DE LA CORRIENTE DE GAS NATURAL.
PROCESAMIENTO DE GAS NATURAL
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•
T
PP
PPBB
PPRR
CC
PPentradaentrada
TTentradaentrada
PPsalidasalida
TTsalidasalida
•
• • •• •
••
Gas procesadoGas procesado
PROCESAMIENTO DE GAS NATURAL
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT38
LGN
GAS NATURAL
SECO
GLP
GASOLINA
NATURAL
C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7+
Acondicionamiento(Remoción de H 2S, H2O, CO2)
Planta de Separación
C1 C2
C3 C4 C5 C6 C7+
C3 C4
C5 C6 C7+
Planta de Fraccionamiento
GNL?Producción
Transporte
GAS NATURAL
SECO
GAS
NATURAL
PROCESAMIENTO DE GAS NATURAL
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Especificaciones de Productos
� El GPA (Gas Processor Association) tiene especificaciones para Liquidos del Gas Natural:
-Etano
-Propano
-Butano
-Gasolina Natural
� Estas especificaciones varían mucho y s enegocian entre compradores y vendedores
� Estas especificaciones impactan en el procesado del gas natural.
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT40
Procesado de Gas Natural
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT41
Drivers para configuraciones de recoleccióny separación de gas natural
� Localización.- Donde esta el gas, donde están los mercados; cuales productos se pueden suministrar a dichos mercados; cuales son las especificaciones para dichos productos.
� Calidad Gas y características.- Contaminantes del gas (H2S y CO2); cantidad hidrocarburos condensables en el gas; condiciones de recolección del gas; presión disponible para el gas.
� Economía global para la recolección y el procesado.-Condiciones actuales y condiciones futuras en los mercados; contratos presentes y futuros.
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT42
� LICUEFACCION DE COMPONENTES Y GENERACION DE CORRIEN TE LIQUIDA (LGN O NGL)
� ECONOMIA DETERMINA FRACCIONAMIENTO Y VENTA COMO COMPONENTES “PUROS”, O GLP (LPG)
� TRES SISTEMAS: ABSORCION EN ACEITE POBRE (LEAN OIL ABSORTION), REFRIGERACION, Y PLANTAS CRIOGENICAS.
� PARA TRANSPORTE: REFRIGERACION MECANICA MAS COMUN � PARA PRODUCCION DE COMPONENTES: PLANTAS CRIOGENICAS
MAS COMUNES DEBIDO A SU CAPACIDAD DE RECUPERACION Y MENOR CAPEX Y OPEX UNITARIO
ACONDICIONAMIENTO DE GAS
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT43
� Densidad y/o compresibilidad del gas� Densidad del líquido� Calor específico� Entalpías� Entropías� Energía libre� Calor de combustión� Calor de reacción� Viscosidad� Conductividad térmica
� Punto de rocío del hidrocarburo.- Se especifica para evitar condiciones de flujo de fases múltiples en la líneas de transmisión.� Punto de rocío del agua.- El gas natural de reservorios
suele estar saturado de vapor de agua. Cuando la presión y temperatura cambian, se puede condensar el agua libre llevando a la posible formación de hidratos de gas. El contenido de agua se mantiene a un nivel en que el agua libre no se formará.
Propiedades relevantes del Gas Natural para su procesamiento
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT44
� Recuperación ó separación de etano e hidrocarburos licuables mediante mas pesados-Refrigeración Simple.-Refrigeración en Cascada.-Absorción Simple.-Absorción Refrigerada.-Absorción Mejorada.-Turbo Expansión Criogénica.
� Fraccionamiento de los hidrocarburos líquidos recuperados, obteniendo corrientes ricas en etano, propano, butanos y gasolina.
PROCESAMIENTO DEL GAS NATURAL
Gas Natural y Condensados UNI-FIQT45
Procesado Gas natural
� Separación de componentes del gas natural.- Mediante este proceso el gas se separa en:
a. Gas natural seco (metano y etano) que se transporta por gasoductos hasta los centros de consumo.
b. Líquidos de gas natural (LGN) constituido por propano, butanos, pentanos e hidrocarburos más pesados que se transportan por poliductos hasta una planta de fraccionamiento.
Dos Procesos para obtención Líquidos Gas Natural (LGN):
Método de Absorción
Proceso de Expansión Criogénica.