PROCESO DE LICUACION DEL GAS NATURAL

PROCESO DE LICUACION DEL GAS NATURAL

El desarrollo de la Industria del Gas Natural esta limitado por las dificultades en el transporte del Gas Natural. Muchas fuentes de Gas Naturalestnlocalizadas enreasremotas, a grandes distancias de los mercados comerciales los que los hacendifcilessuproduccinyextraccin.

El Gas Natural debe previamente ser sometido a diversos procesos-antes del transporte- luego estos son transportados por ductos comogas comprimido o como gas licuado.Otro medio de transporte del Gas Natural-En estado Liquido- es por medio de Buques Metaneros.Ademas se puede transformar el gas enEnergaElctrica.

El TRANSPORTE POR DUCTOS:Tal vez sea lasolucinmas simple, pero requiere lainstalacinde red de ductosconectandolos puntos deproduccincon los puntos derecepcinello implica el transporte y el sistema dedistribucin.

EL transporte por buques metaneros es la practica normaldespus de haberse licuado el gas-El gas se transforma a Liquido bajo ciertascondicionesdepresiny temperatura-. LaLicuacindel Gas permite una significativareduccinde volumen de aproximadamente de 600 veces, lo que hace el transporte eficiente.Para producir el GAS LICUADO se utiliza el PROCESO DELICUACIN.El transporte del metano por buques requiere la liquefaccion del Gas Natural, el cual estransportado en fase liquida apresinatmosfricaa aproximadamente a una temperatura de -160C.El transporte por buque de gas natural presurizado es limitado por razones de costos y seguridad.

Las fracciones liquidas pueden ser transportadas en la forma de GLP, si consistenbsicamentede C3 y C4 o pueden ser mezcladas con el crudo para una fraccion C5+ separada de un gas asociado.Es posible transformar el Gas Naturalqumicamenteen un producto liquido a condiciones del ambiente, tales como Metano, gasolina o diesel.CONVERSINELCTRICA:Estambinposible convertir el calor decombustindel Gas Natural enenergaelctrica-las centralestrmicas-.En ausencia de un fraccionamiento , el transporte por ductos es posible en dos fases -gas ylquidos o como un fluido supercritico,a mayores presiones que el criconderbar , eliminandoascualquier riesgo decondensacin.

LICUACIN DEL GAS NATURAL:Lalicuacinde los gases es parte importante de larefrigeracin Muchos procesos a temperaturas criogenicas (temperaturas bajo -100C) depende de la liquefaccion de los gases.A temperaturas sobre el punto critico, una sustancia existe solo en fase gaseosa. Las temperaturas criticas del Helio,Hidrgenoy Nitrogeno (tres gaseslicuefactiblesusadoscomnmente son -268, -240 y -147C. Por lo tanto, ninguna de estas sustanciasexistiren forma liquida a condicionesatmosfricas Ademas, bajas temperaturas de estas magnitudes no pueden ser obtenidas contcnicasderefrigeracinordinarias. LasTcnicasque pueden ser usadas son:Sistema deRefrigeracinen Cascada, Sistema con Refrigerante Mixto,etc.El proceso deliquefacciongeneralmente comprende una zonacriogenicascon uno o mas ciclos derefrigeracinen donde el gas natural es enfriado en una o mas etapas desde la temperatura ambiente hasta latemperaturadecondensacindel Gas Natural o algo menor. Estatemperaturaes normalmente alrededor de -160C.

Los sistemas derefrigeracingeneralmente hacen uso defluidos refrigerantes,que pueden ser un constituyente puro o una mezcla.El refrigerante es tipicamentevaporizadoen uno o mas intercambiadores de calorcriogenicasen el cual el Gas Natural es enfriado.El refrigerante vaporizado essubsecuente mentecomprimidoa altos niveles depresiny temperatura.El refrigerante es enfriado mediante agua o aire y posteriormente enfriado porexpansin. Escomnen los procesos delicuacincon ciclosmltiplesque los ciclos derefrigeracinconsecutiva sean enfriados pro el refrigerante del primer ciclo.Normalmente, las corrientes de Gas Natural son primeros descontaminados de agua, gasescidose hidrocarburos pesados.CICLO DEREFRIGERACIN:El ciclo de refrigeracion puede dividirse en 4 etapas:

Etapa de Expansion:En la etapa de expansion se inicia con la disponibilidad de un refrigerante al estado liquido. Mediante esta etapa, la presion y temperatura son reducidas mediante elFLASHEOdel liquido a travez de una valvula de control( Valvula Joule-Thompson). No ocurre cambio de energia debido a que la entalpia al inicio y al final permanecen iguales(PROCESO ISOENTALPICO).En la salida coexisten ( liquido y gas).

Etapa de Evaporacion:El vapor generado durante la expansion no provee ninguna refrigeracion al proceso.El calor adsorvido en esta etapa es causado por la evaporacion de la fase liquida y del gas natural,por lo tanto, el gas natural se llega a enfriar a esa temperatura, y el refrigerante pasa todo al estado de vapor saturado.

Etapa de Compresion:Los vaporares refrigerantes dejan elChiller o Intercambiador de Calora la presion de saturacion. Todos los vapores son comprimidosISOENTROPICAMENTE(bajo entropia constante) hasta una presion mayor o igual al de la inicial.

Etapa de Condensacion:El refrigerante sobrecalentado es enfriado a presion constantehasta la temperatura del DEW POINT y los vapores refrigerantes empiezan a condensar a temperatura constante.Durante la reduccion de calentamiento y proceso de condensacion, todo el calory trabajo aumentado al refrigerante durante los procesos de Compresion y Evaporacion,deben ser removidos de modo que elciclo pueda ser completado alcanzando el Punto Inicial.CONDICIONES DE LICUEFACCION DEL METANO:Generalmente, el metano a las condiciones de salida del yacimiento esta a 15.6C y 5500 KPa y se desea convertirlo a liquido saturado a presion atmosferica ( -161,6C y 101 KPa).

DIAGRAMA DE PRESION Y ENTALPIA DEL METANO

Como el metano tiene una temperatura critica de -85C, este no puede ser licuado bajo ninguna circunstancia a temperaturas mayores. Para enfriar el gas desde las condiciones del yacimiento, se tienen 3 procesos posibles:

Intercambio de Calor con una corriente Fria. Expansion Isoentropica con produccion de trabajo, mediante un expander. Expansion adiabatica a traves de una valvula Joule-Thompson.En este proceso de licuacion se considerara como esquema base el deJoule-Thompson, junto con un pre-enfriamiento mediante intercambio de calor. La razon de enfriamiento de la carga se debe a que si se efectua unaexpansindesde 5516 KPa y 15.6C hasta lapresinatmosfrica esta descendera solo hasta -12.2C, por lo que no habra licuacion del Gas Natural. -Se encuentra fuera de la envolvente-.

DIAGRAMA DE NO LICUACION DEL GAS

Lacombinacinde estos dos conceptos da origen alCiclo Linde Simpleel cual se representa en un diagrama de Mollier.

El proceso consiste en un enfriamiento de la carga mediante

DIAGRAMA DE LICUACION DEL GAS

intercambio de calor con la corriente de gas frio obtenida de la expansion, seguido por una expansion adiabatica del gas.El compresor del gas de recirculacion producido por la expansion representa el punto de inyeccion de la energia del proceso.

CICLO DE CASCADA CONVENCIONAL:En este proceso , la temperatura es reducida en etapas sucesivas para igualar el perfil de temperatura-entalpia. En si, el proceso consta de 3 etapas.La primera etapa corresponde al enfriamiento producido por el

CASCADA CONVENCIONAL

propanocomo refrigerante donde se obtiene -35C. En esta etapa un 20% de intercambio de calor se da.La segunda etapa utiliza etileno como refrigerante, enfriando el Gas Natural hasta -100C, obteniendose un intercambio de calor en esta etapa de aproximadamente 50%.La tercera etapa utiliza el metano como refrigerante, enfrianfo el Gas Natural hasta -155C, usando el ciclo de metano. En cada uno de los ciclos, la mas baja presion atmosferica, para eliminar el riesgo de ingreso del aire.

DESCRIPCION DEL PROCESO:El propano comprimidoa 1.3 MPa en el primer ciclo,es condensado con agua de enfriamiento. La vaporizacion delpropano a -35Cenfria el gas natural y tambien condensa el etileno, comprimido a 2.1 MPa. La vaporizacion del etileno a -100C ayuda a licuar el gas natural bajo presion y a condensar el metano comprimido hasta 3.9 MPa. en el tercer ciclo.Desde que el gas natural es subenfriado a -155C, la expansion de la fase liquida a presion atmosferica resulta en vaporizacion parcial (flash),la cual ayuda a alcanzar la temperatura de equilibrio liquido-vapor s presion atmosferica.

En este Ciclo de Refrigeracion de Cascada, el ciclo consiste de 3 subciclos con diferentes refrigerantes. En el primer ciclo,el propano deja el compresora alta temperatura y presiony ingresa al Condensador donde agua o aire de enfriamiento es usado como refrigerante.El propano condensa y entra a la Valvula de Expansion donde su presion es disminuida hasta la presion de evaporacion.Como el propano evapora, el calor de evaporacion viene de la condensacion del Etileno, enfriamiento del metano y del Gas Natural.El propano deja el evaporador e ingresa al Compresor, completando asi el ciclo.El Etileno condensado se expande y evaporaconforme condensa el metano y el gas natural es mas adelante enfriado y licuado. Como el metano entra al compresor para completar el ciclo,la presion del gas natural licuado es reducida en una valvula de expansion multietapas con usualmente tres etapas, y consecuentmente tres niveles de temperatura de evaporacion para cada refrigerante. Los flujos de masa en cada etapa son usualmente diferentes. El Gas Natural desde los ductos va a traves de un proceso durante el cual los gases acidos son removidos y su presion aunmentada a un valor promedio de 40 bar antes de entrar al ciclo.

PLANTA MELCHORITA

La Planta de licuefaccin de gas natural se construye en un terreno costero de 521 hectreas de extensin ubicado a 170 kilmetros al sur de Lima.Esta incluye un centro de licuefaccin

PLANTA MELCHORITA

de gas natural, un terminal martimo con un muelle de carga y un canal de navegacin que permitir el ingreso y salida de los buques metaneros.

En la Planta se producir el gas natural licuado (LNG) mediante un proceso de purificacin y enfriamiento, a travs del cual el gas pasa de su estado gaseoso al estado lquido,reduciendo su volumen hasta 600 veces, facilitando as su almacenamiento hasta su traslado en buques metaneros.La Planta tendr una capacidad nominal de 4.4 millones de toneladas anuales, lo que significa que estar en capacidad de procesar 620 MMSCFD.

Luego de ser enfriado, el LNG se almacenar en dos grandes tanques de almacenamiento de 130,000 m3 a presin atmosfrica para su posterior embarque en buques metaneros. Para permitir la carga del gas licuado, el Proyecto contempla la construccin de un terminal martimo con un muelle de carga y un canal de navegacin.