Planta de Eliminación de Nitrógeno CPG Ciudad Pemex Ing...
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1 Planta de Eliminación de Nitrógeno CPG Ciudad Pemex Abasto, Logística y Distribución de Hidrocarburos, Petrolíferos Y Petroquímicos 24-26 enero 2018 Villahermosa, Tabasco Parque Tabasco Dora Maria “Sustentabilidad Energética” Ing. Luis Santiago Caro Castillo 1er Congreso y Exposición
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Planta de Eliminación de Nitrógeno
CPG Ciudad Pemex
Abasto, Logística y Distribución
de
Hidrocarburos, PetrolíferosY Petroquímicos
24-26 enero 2018
Villahermosa, Tabasco
Parque Tabasco Dora Maria
“Sustentabilidad Energética”
Ing. Luis Santiago Caro Castillo
1er Congreso y Exposición
Antecedentes
Gas Natural
Metano
Etano
Propano
n_Butano
i_Butano
n_Pentano
i_Pentano
Hexanos +
Bióxido de Carbono
Ácido Sulfhídrico
Agua
Mercurio
Gas Natural
Componentes deseados
Nitrógeno Componentes no deseados
Antecedentes
Históricamente las plantas de proceso de gas natural han operado con la materia prima extraída del
subsuelo, la composición se mantenía con muy pocas variaciones que no afectaban sustancialmente a
los productos finales; sin embargo, en el Sureste del país gradualmente fue incrementándose el
contenido de nitrógeno alterando de manera significativa tanto a los procesos de producción como a la
calidad de los productos finales.
El incremento de nitrógeno en el “gas seco” entregado a clientes modifica principalmente el “poder
calorífico”, que es la medida de la cantidad de energía liberada durante la combustión; ya que el
nitrógeno es un gas inerte del cual no se obtiene energía alguna.
La razón principal del incremento en el contenido de nitrógeno en el gas natural de la zona Sureste, ha
sido el empleo de este gas inerte para las actividades de extracción secundaria de crudo (bombeo
neumático).
Cuando un pozo productor de aceite empieza a declinar y a reducir su producción, es estimulado
mediante la inyección de nitrógeno para mantener la producción.
Antecedentes
La Planta de Eliminación de Nitrógeno (NRU) se construyó en el CPG Ciudad Pemex con el propósito
de separar el nitrógeno excedente, debido al proyecto de mantenimiento de presión en el yacimiento
Cantarell.
La instalación forma parte integral del CPG Ciudad Pemex y procesa el gas natural producto de las
Plantas Recuperadoras de Licuables. Se emplea un proceso criogénico para lograr la separación del
nitrógeno.
Endulzamiento
Recuperación de
Azufre
Recuperación
licuables
(Criogénicas)
Eliminación de
Nitrógeno
Fraccionamiento
Gas Natural
(Amargo )
Gas Natural con bajo
contenido de Nitrógeno
Etano
Gas Natural Licuado
Naftas
Azufre
Gas dulce
Gas Natural seco
Líquidos del Gas
Gas ácido
Antecedentes
La Planta cuenta con una sección de acondicionamiento del gas de alimentación, dos trenes de
eliminación de nitrógeno, tres compresores de gas de proceso y una torre de enfriamiento.
Cada tren de Eliminación de Nitrógeno consta de dos secciones; la primera denominada “sección de
pre-separación”, donde se separa la mayor cantidad del gas natural del nitrógeno y la segunda llamada
“sección de rechazo”, en donde se procesa el gas rico en nitrógeno y se separa para poder ser enviado
hacia la atmósfera.
El gas con bajo contenido de nitrógeno es comprimido para ser entregado a ductos y enviado
principalmente a la zona marina, para usarse como gas para Bombeo Neumático. El producto final de la
planta contendrá como máximo 1.2% mol de Nitrógeno.
La planta puede operar con gas de alimentación hasta con 19.1% mol de nitrógeno y mantener la
especificación del producto final; únicamente requerirá un equipo de compresión adicional para el
manejo del gas libre de nitrógeno.
La operación de los trenes de eliminación de nitrógeno inició durante el primer trimestre del año 2008, la
construcción la realizó la compañía Techint y el licenciador fue Costain Inc.
Diagrama de Proceso
Mezclado
Bypass de Criogénica 1
COMP 1
COMP 2
COMP 3
NRU 1
NRU 2
FG-101-A/B
TV-101
Bypass de Criogénica 2
N2
N2
Gas Seco
Criogénica 1
Gas Seco
Criogénica 2
Gas Seco a clientes
con bajo N2
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CFR-201 CFR-202
Tren de Eliminación de Nitrógeno
Dado que la planta de eliminación de nitrógeno se integró al Complejo Procesador de Gas Ciudad
Pemex, que ya se encontraba en servicio, se aprovecharon las operaciones existentes, para
proporcionar el gas de alimentación adecuado al proceso de eliminación de nitrógeno.
• Endulzamiento
• Deshidratación
• Recuperación de licuables
Parámetro Condición
H2O < 0.1 ppmv
H2S Hasta 4.4 ppmv
CO2 Máximo 2000 ppmv
Hg ≤ 0.2 µg/Nm3
Pentanos Libre
Gas de Alimentación
Como parte del diseño original de las plantas criogénicas que se encontraban en operación en el CPG
Cd. Pemex, integraban la corriente de gas de regeneración de deshidratadores al gas natural
producto, entregando el gas a usuarios con contenido máximo de 150 ppmv de agua, aceptable por la
Norma Oficial Mexicana de Calidad de Gas Natural, pero no factible para procesos criogénicos.
Para disminuir el costo del proyecto, se decidió interconectar el gas de regeneración de las
criogénicas, corriente abajo del proceso de eliminación de nitrógeno, de manera que se aprovecharan
los deshidratadores de las criogénicas para el proceso de la planta NRU.
De no hacerlo, se habría tenido que incluir un sistema de deshidratación del gas de alimentación a los
trenes NRU, ya que el gas usado para la regeneración de los deshidratadores se encuentra saturado
con humedad.
Gas de regeneración
Las premisas para la selección de la planta consideraron el criterio de contar con la capacidad de
proceso, para el control del nitrógeno en el gas natural seco que envía el CPG Ciudad Pemex a la
Región Marina, como gas para bombeo neumático.
Asimismo, se decidió construirla con 2 trenes de procesamiento, para contar con flexibilidad en el
caso del paro de uno de los trenes, o en caso de actividades de mantenimiento.
Conforme a los resultados del estudio de surgimiento de nitrógeno en el gas natural que efectuó PEP,
se determinó la capacidad normal y máxima de la planta y trenes de proceso.
Capacidad Normal Capacidad Máxima
Tren 1 210 mmpcd 315 mmpcd
Tren 2 210 mmpcd 315 mmpcd
Planta NRU 420 mmpcd 630 mmpcd
Este estudio, también fue la base para establecer el rango de contenido de nitrógeno en el gas de
alimentación a la planta de eliminación de nitrógeno.
Capacidad de Trenes
Los turbocompresores instalados en la Planta NRU, fueron fabricados por Solar, corresponden al
modelo Titán-130 con potencia de 15,000 hp (11,200 KW); asociados a la turbina se tienen dos
compresores en tándem para manejar los productos de baja y media presión de los trenes y el gas de
regeneración de las plantas criogénicas. La capacidad de compresión por unidad es de 125 mmpcd.
En operación normal (420 mmpcd) se usan 2 compresores en operación continua y a máxima carga
(630 mmpcd) operaran las 3 unidades. Se tiene preparación de tuberías para instalar un cuarto
turbocompresor para el caso de máxima carga con alto contenido de nitrógeno y contar con respaldo.
Turbo-compresores
Sistema de control y sistema instrumentado de seguridad
El Sistema de Control de Proceso incluye 4 estaciones de operación que está instalado en la Sala
de Control de la planta Criogénica 2, contiene los controles de operación de los 2 trenes de
eliminación de nitrógeno, servicios principales y control remoto de velocidad de trenes de
compresión.
El Sistema Instrumentado de Seguridad, permite llevar a condiciones de seguridad la planta, en el
caso de detección de condiciones de riesgo, no requiere la actuación del personal; dependiendo del
caso detectado, puede llegar al paro total y despresurizado de la planta (Nivel 1).
Las señales y protecciones de los trenes
de compresión, se encuentran alojados
en su respectivo tablero de control, que
se localizó en un cuarto satélite de
control de compresores.
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Beneficios de la PEN
Los beneficios que se han tenido con la operación de la Planta de Eliminación de Nitrógeno son:
• Cumplir con la normatividad para el gas natural (NOM-SECRE-001)
• Mejorar la operación de la turbo-maquinaria en las regiones marinas, por disminución del N2 en el
gas combustible.
• Permitir el incremento de inyección de N2 para la reactivación de los yacimientos.
• Incrementar la extracción de crudo en las Regiones Marinas.
• Reducción de gas enviado a desfogue por alto contenido de N2.
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¡Gracias!
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