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Processamento do gás natural

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Larissa Ferreira Tavares Nonato

on 3 December 2014

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Transcript of Processamento do gás natural

Processamento do Gás Natural

Introdução:

O processamento do gás natural passou a ser um requisito fundamental e indispensável para o adequado aproveitamento desse combustível, seja no âmbito industrial, comercial, automotivo ou domiciliar.

Sistemas industriais são projetados e construídos para permitir o tratamento do gás natural produzido em um campo, dessa forma, garantir a especificação do gás comercializados.

Objetivos do processamento de gás natural:
Separar componentes em produtos com especificações, para que possam ser usados com alto desempenho em aplicações especifícas.

Processamento do Gás Natural
Introdução
O processo turbo-expansão é o mais eficente processo termodinâmico atualmente utilizado em unidades de processamento de gás natural. Possui excelente rendimento na recuperação do propano, sendo capaz de praticamente zerar o teor desse componente no gás processado.

Fundamento Termodinâmico
No caso de processamento de gás em alto teor de pesados, a unidade recebe um ciclo de refrigeração a propano para propiciar a liquefação das frações mais pesadas, sem comprometer o desempenho da etapa de expansão do gás natural no turbo-expansor.

Principais caracteristicas
Expansão isentrópica (=0), com realização de trabalho.
Proporciona a temperatura mais baixa de todos os processo.
Maior eficiência.
Único com possibilidade de gerar etano para petroquimíca.
Total recuperação de propano.
Alta recuperação de etano.
Necessita de alto investimento.

Descrição básica do processo
Introdução
Existem situações excepcionais em que é interessante a aplicação de processos termodinâmicos associados, em que um projeto de aproveitamento de gás natural, de modo a se atingir um objetivo especifíco otimizado. Alguns exemplos podem ser citados na aplicação de processos combinados em unidades de processo do gás.

Planta de Gás de San Alberto-Bolívia
A UPGN utiliza dois processos termodinâmicos combinados, a refrigeração simples e o Joule-Thomson.
O objetivo da unidade é especificar o gás produzidos no campo, conforme definido nos contratos de venda de gás.
A opção pela escolha dos processos deve-se basicamente á baixa riqueza do gás do campo de San Alberto.

Unidade de Processamento de gás da UEGA-Araucária (PR)
Foi construída para acertar o teor de etano do gás natural que serve de carga para a termeletrica.
Para atender a esse objetivo, foi projetada com aplicação dos dois processos combinados.

Tratamento dos Produtos Gerados


Especificação do GLP.

Tratamento:
Caústico e Patenteados;

Odorização do GLP:
Principais caracaterísticas.

Gás Natural:
Tratamento;
Dessulfirização.
Odorização e suas características

Unidades Brasileiras.


Produtos do Gás Natural:

Gera gás especificado e pronto para o consumo; gás liquefeito do petróleo e o seu fracionamento; Etano Petroquímico.

Configuração básica de uma unidade de processamento de gás natural:

Uma unidade de processamento de gás natural é composta basicamento por duas áreas distintas e sistemas de tratamento do produto.
Área Fria: responsável pela liquefação dos componentes mais pesados do gás natural, gerando uma fração líquida;
Fração Quente: responsável pelo fracionamento do líquido do gás natural gerado na área fria em produtos finais com especificação bem definida;
Sistemas de Tratamento de carga e produtos;
Sistemas auxiliares;
Sistema de aquecimento de óleo térmico;
Sistema de compressão de proprano;
Sistema de desidratação de gás natural.

Tipos de Unidades de Processamento do Gás Natural:

O ponto mais importante das unidades de processamento é o sistema de geração de criogenia, responsável pela liquefação dos componentes pesados do gás natural.
Efeito Joule-Thomson;
Refrigeração simples;
Absorção refrigerada;
Turbo-expansão;
Processos combinados.

Escolha do processo termodinâmico:

Os fatores a seguir devem ser analisdos e discutidos para a escolha do processo a ser utilizado:
Qualidade requerida do gás processado.
Curva de produção do reservatório (duração das reservas).
Vazão de gás natural disponível.
Produtos requeridos (gás especificado,corrente de etano, GLP).
Proximidade de centros consumidores.
Porte e tipo de consumidores (para todos os produtos).
Condição de mercado para projeto e aquisição das instalações (disponibilidades de equipamentos, prazos de entrega).
Tempo de retorno do capital investido.


Esquema da unidade de tratamento cáustico de GLP
Sistemas patenteados á base de óxidos metálicos
UPGN de Urucu- AM
Processos Combinados
Comparação entre os principais processos utilizados

Introdução
Como se foi observado, vários itens devem ser avaliados durante a etapa decisória sobre qual processo usar.
Não existe um processo que seja sempre melhor do que os outros. O que existe é a melhor adequação deles a uma determinada situação.

Expansão isentálpica
versus
isentrópica
A expansão isentrópica ocorrida em um turbo-expansor é cerca de duas vezes mais eficiente do que a expansão isentálpica ocorrida em válvula de controle de pressão.

Refrigeração simples X Absorção refrigerada
A refrigeração simples utiliza apenas resfriamento do gás em um permutador a propano. A temperatura de resfriamento é em torno de -35º C. Toda a condensação ocorre em função dessa redução de temperatura.
No processo absorção refrigerada, temos um primeiro estágio de condensação de frações pesadas em função da refrigeração em um permutador a propano e posteriormente um segundo estágio de liquefação de pesados.
Devido á etapa de absorção, a refrigeração é, nesse caso mais branda causando resfriamento do gás em temperaturas -25ºC.
De uma forma geral a absorção refrigerada é um processo mais eficiente do que o processo que utiliza a refrigeração simples, gerando um gás residual com menor teor de pesados.

Processo de condensado de gás natural

Introdução

Durante o escoamento do gás por meio dos gasodutos de transferência, dos pontos de produção até os pontos de processamento, as frações mais pesados do gás se condensam gerando o aparecimento de uma segunda fase no interior dos dutos.
Utiliza-se para essa separação de fases um equipamento chamado coletor de condensado, constituído por tubos horizontais de grande diâmetros e grande extensão, instalados transversalmente em uma das extremidades do equipamento.

Separação de fases de gás natural escoado

MECANISMO DE SERAPAÇÃO:
o mecanismo de separação do coletor de condensado é basicamento definido pelas características:
Separação física de fases;
Alto tempo de residencia.
Baixas velocidades de escoamento.
Ação Gravitacional forte sobre as fases líquidas.
Composição das fases hidrocarnonetos líquidos e gás como função da pressão e temperatura do coletor.

Unidades de processo de condensado de gás natural
Composta basicamente por três sistemas de separação, sendo dois gás-líquidos, utilizado no acerto da Pressão de Vapor Reid (PVR), e o outro líquido-líquido utilizado no fracionamento de GLP e gasolina natural.

Etapas básicas do processo
ETAPA DE DESMENTALIZAÇÃO DO CONDENSADO:
esta etapa preve a separação do metano do condensado de gás natural.
ETAPA DE DESENTANIZAÇÃO DO CONDENSADO:
esta etapa permite a estabilização final da Pressão de Vapor Reid do condensado.
ETAPA DE FRACIONAMENTO DO LGN:
o fracionamento do LGN ocorre em uma torre convencional de destilação chamada torre fracionada de LGN, com a formação de dois produtos básicos o produto de topo GLP e o produto de fundo chamado gasolina natural.
ETAPA DE AQUECIMENTO DE ÓLEO TÉRMICO:
constituído por um forno no qual circula um óleo térmico em um ciclo fechado. Um conjunto de bombas, para manter a vazão circurlante do óleo e um vaso acumulador para estabilizar o sistema.
ETAPA DE DESIDRATAÇÃO DE CONDENSADO
: a desidratação é realizado por um sistema de monoetilenoglicol, que circula de condensado e a regeneração do agente desidratado.



Processos X Objetivos
Coletor de Gás Condensado
Esquema de movimentação do gás e do líquido separado
Processo de Turbo-Expansão

Processo turbo-expansão
Processo Joule-Thomson
Introdução
É o mais simples e mais barato dos processos, porém é também o de uso mais restrito, devido ás suas limitações técnicas.

Fundamento Termodinâmico
O fundamento termodinâmico associado a esse processo é a liquefação dos componentes pesados do gás natural.

Principais características
Expansão isentálpica = 0.
Baixa eficiência de performance.
Baixo nível de recuperação de propano.
Baixo investimento.
Processo normalmente utilizado para acerto de ponto de orvalho de gás natural.

Descrição básica do processo.


Processo de Refrigeração Simples
Introdução
É considerado um processo simples e de médio investimento,podendo gerar gás especificado para venda, embora esse processo também possua algumas limitações ténicas.
Normalmente, unidades que utilizam esse processo termodinâmico são do tipo DPP (
dew point plant
) ou unidade de acerto do ponto de orvalho de gás. Essas unidades têm como objetivo principal apenas especificar o gás processado.

Fundamento termodinâmico
Nesse processo temos a liquefação das frações mais pesadas do gs natural por meio da redução da temperatura provocada pela troca térmica do gás com um fluido refrigerante.

Principais características
Exige dedidratação do gás natural.
Atinge baixas tempraturas.
Utilização de um ciclo de refrigeração a propano.
Processo simples e robusto.
Não necessita de pressão altas (não opera com expansão do gás).
Considerado de médio investimento.

Descrição do processo.
Principais problemas operacionais da unidade:
Formação de Hidrato e Parada dos compressores de propano.



Processo de Absorção Refrigerada
Introdução
O processo absorção refrigerada possui alto rendimento na recuperação do propano, sendo capaz de garantir a especificação do gás processado, conforme a Portaria n.104 da ANP.

Fundamento Termodinâmico
Nesse processo, o fundamento termodinâmico utilizado é a combinação da refrigeração com o efeito de absorção de fração de pesados de gás natural por meio do uso de um solvente adequado.

Principais características
Processo físico e exotérmico.
Utilização de solvente (óleo de absorção).
Mecanismo de absorção -lavagem do gás em contracorrente.
Variáveis de controle principais: temperatura, pressão e vazão do solvente.
Aspecto critíco.
Alta recuperação de propano.
Alto investimento.

Descrição básica do processo.

Principais problemas operacionais da unidade
Formação de hidrato.
Parada de compressores de propano.
Arraste de líquido na absorção.
Perda de nível no fracionamento.
Sistema térmico (geração de calor).
Isolamento térmico frio danificado.

Esquema do processo Joule-Thomson
Esquema do processo de refrigeração simples
Esquema do processo de absorção refrigerada
Grupo:
Aline Mello
Amanda Fabyelly
Izabela Azevedo
Larissa Ferreira
Skarlath Ingrid
Turma:
2º B
Curso:
Petroléo e Gás
Professora:
Iliana Guimarães
Disciplina:
Processamento Primaŕio de Fluidos
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