Estrategias para manejar
cambios en las condiciones de
gas de alimentación
LNG – Gas Venta – Amoníaco
Jorge Rodriguez, BASF Argentina
Stephan Herwig, BASF AG Alemania
John Gunnerson, BASF Corp
2º Jornadas Técnicas sobre Acondicionamiento del Gas Natural
IAPG – Calafate – ArgentinaIntermediates
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Intermediates
Por qué se involucra el proveedor de solvente ?
Solvente Servicio de diseño y operación
Solución del proveedor para
Tratamiento de gas
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Intermediates
Proveedor de solvente :
Provisión de datos de Diseño básico y garantías de proceso
- Balance de Materia y Calor- Descripción del proceso- Filosofía de control- Dimensionamiento de Columnas- Cargas térmicas de intercambiadores- Procedimientos de puesta en marcha- Procedimientos analíticos - Asistencia en selección de materiales – otrosAsistencia de operación y optimización
Contratista FEED (Front End Engineering Design)
Contratista de EPC
Puesta en Marcha
Garantías
Operación
Rol del proveedor en el diseño y operación de plantas de tratamiento
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Intermediates
Centros de producción solventes tratamiento de gas
Oficinas servicioTecnológico
Hong Kong
Buenos Aires
Geismar
Ludwigshafen
Houston
MelbourneMelbourne
BASF como proveedor de solucionesPara tratamiento de gas
Singapore, warehouse
Jakarta
producción Integrados
ventas
Presencia global de BASF
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Intermediates
LNG
NGL
LNG y Gas de Venta
Unidad de remoción de gas ácido
gas natural
CO2
H2S
Unidad de glicol,Tamiz molecular
H2O
Enfriamiento, Liquefacción
NH3, syngas
Reforming=> N2, H2, CO, CO2
H2O
aire
Unidad de remoción de gas ácido
CO2
Síntesis N2 + H2 => NH3
Amoníaco
Aplicación de tecnologías de tratamiento de gas
Gas Ventas
gas natural
H2
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Intermediates
A fin de cubrir :
- Posibles mayores cargas ácidas / cargas de gas - Imprecisión de diseño
- Unidad multi-solvente
se adopta un diseño sobredimensionado basado en
- tecnologías de proceso genéricas
- herramientas de diseño genéricas
que permiten trabajar con grandes márgenes
pero muy alejado del punto de operación real
Diseño versus realidad Opción 1 : Diseño sobredimensionado
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Intermediates
A fin de reducir :
- Costos de Inversión (CaPex)- Costos de operación (Opex)
se adopta un diseño mas ajustado basado en
- Tecnologías de proceso más eficientes
- Herramientas de diseño mas confiables
que permiten evitar el sobredimensionamiento
pero limitando la flexibilidad de operación
Diseño versus realidad Opción 2 : Diseño ajustado
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Intermediates
Pero las condiciones reales pueden ser diferentes por:
Condiciones iniciales de alimentación de gas real muy diferente al diseño
Variación de las condiciones de alimentación a lo largo del ciclo de vida
Condiciones de borde diferentes a las de diseño(T ambiente, T fluido calefactor, P salidas, etc)
Gas mezcla variable de pozos de diferente composición.
Impurezas no esperadas en el gas ( HHC , O2 , etc)
Diseño versus realidad Desviaciones al diseño
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Intermediates
A) La unidad puede operar pero fuera del rango de diseño
- Operación inestable muy por encima o por debajo .
- Mayor consumo específico de energías
B) O no puede operar en el punto requerido :
- No puede alcanzar las especificaciones
Menor capacidad de tratamiento disponible Pérdidas de producción Multas por fuera especificación
Diseño versus realidad Impacto de las desviaciones
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Intermediates
Consecuencias del cambio en
las condiciones del gas de alimentación
parámetros del gas de alimentación que impactan el la operación :
- Caudal
- Presión parcial de CO2 (acidez)
- Presión
-Temperatura
-contenido de agua
-Composición
- Impurezas
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Intermediates
Consecuencias del cambio en
las condiciones del gas de alimentación
Condiciones del operación significativamente distintas a las de diseño pueden llevar a:
Gas tratado fuera de especificación :- por saturación del solvente (capacidad)- por velocidad de absorción muy baja (nro platos)
Excesivo consumo de energía específica
Problemas de operación , ej. : - Espuma - Arrastre- Inundación, lagrimeo, mala distribución.
Es vital optimizar la operación bajo las condiciones reales de proceso.
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Intermediates
Ejemplo real de
operación con sobrediseño
Condiciones Diseño Operación
Max
Operation
Min
Caudal gas alimentación, ton/hr 640 650 200
CO2 en alimentación, mol% 1.0 - 2.0 0.35 0.2
Presión gas alimentación, barg 65 65 30
CO2 en el gas tratado, ppmv 50 30 2
Parámetros de operación
CO2 removido [kmol/hr] . sobre diseño
700
100%
127
18%
22
3%
Temp Absorbedor – Superior oC
Inferior oC
41
40.5
29
33.5
25
34
Dramática falta de energía absorción
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Intermediates
Cantidad de gas ácido mucho menor que diseño
Menor calor generado en el
absorbedor
=> Baja temperatura
= Cinética de absorción lenta
Puede “apagarse” la
reacción
Si menor circulación de solvente=> Inadecuada distribución en las columnas.
= Insuficiente transferencia de masa.
Mayor Energía específica
en el rehervidor
Mayor OPEX
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Intermediates
Cantidad de gas ácido mucho mayor que diseño
Si mayor circulación excesivo
Mayor Coabsorción hidrocarburos
espumado
Inundación o arrastre.
Mayor requerimiento
energía regeneración
Limitacion reboiler Hidráulica Condensador
Si Caudal de circulación limitado = insuficiente
=> No se alcanzan las especificaciones
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Intermediates
Optimización del proceso
Posibilidades por una optimización:
1. Optimización de Parámetros de operación
2. Modificación de solvente
3. Modificación de equipamiento
=> Acertada predicción con simulador confiable
=> Experiencia en campo
=> Adecuada interpretación de los resultados.
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Intermediates
1. Optimización de Parámetros de operación
El punto óptimo de operación es el que permite una operación con:
- Bajo consumo de energías- Bajo mantenimiento y consumos de solvente- Operación estable y sin inconvenientes.
Mediante un ajuste integrado de : - Caudal de circulación y concentración del solvente
- Temperaturas y presiones
Optimización del proceso
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Intermediates
2-a. Modificación de solvente:
Modificación de la relación entre componentes.
Ejemplo típico : aMDEA = MDEA + sistema activador
- Aumentar o disminuir la relación MDEA / Sist. Activador
para ajustar cinética y consumo específico de energías.
Optimización del proceso
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Intermediates
activador + CO2
activador
MDEA + H2O
MDEAH+ + HCO3-CASO aMDEA
CO2
Absorción Rápida
CO2 MDEAH+ + HCO3-MDEA+H2O+
Fase LIQUIDAFase GAS
CO2
MDEAH+ + HCO3-
MDEA + H2O
Absorción Lenta
aMDEA® Mecanismo de absoción
CASO MDEA pura
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Intermediates
2-b: Modificación de solvente:
Selección de un nuevo tipo de solvente.
Ejemplos típicos :
-Mayor Selectividad H2S / CO2 (Ej : MDEA => sMDEA)
-Resistencia al oxígeno ( Ej : Etanolaminas => Puratreat)
-Baja presión gas alimentación ( Ej : Etanolaminas => ADEG)
-Mayor velocidad de absorción (Ej : MDEA => aMDEA)
Optimización del proceso
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Intermediates
3. Modificación de equipamiento
Es inevitable si las opciones anteriores no dan resultado apuntando a eliminar los cuellos de botella .
Lo usual es : - Cambio de internos de columnas - Modificación de bombas - Cambio o complementación de intercambiadores.
En algunos casos viene acompañada de un cambio en el solvente para minimizar las modificaciones.
Para optimizar las modificaciones es importante disponer de un simulador confiable y experiencia en campo que permita el adecuado análisis de sus resultados .
Optimización del proceso
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Intermediates
Conclusión
Evaluación profunda del proceso
Predicción con simulaciones detalladas
Optimización Parámetros
Modificaciones Equipamiento
Modificación Solvente
Nuevo punto de operación
Circulación solvente,
temperaturas…
Ajuste de componentes ó reemplazo
Internos columnas, bombas, cañerías, intercambiadores
Interpretación de los resultados
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Intermediates
Gracias por vuestro Gracias por vuestro tiempotiempo!!
Endulzamiento de gas :
Estrategias para manejar cambios en las condiciones de gas de alimentación
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