Información Técnica
¿Cómo y Por Qué Debería ser Utiliza Alúmina
Activada para la
Deshidratación de Gas?
Por Gary W. Witman, MD
La reciente adquisición de XTO por Exxon Mobil
es otra señal de que la industria petroquímica
se ha hecho en serio el reconocimiento de la
importancia del gas natural como fuente de
energía primaria para la alimentación de las
futuras necesidades energéticas de América del
Norte. Para el científico de separación, es
esencial tener algún conocimiento sobre los
fundamentos de la química del gas natural y de
entender la importancia de la eliminación de
agua de tratamiento y transmisión de gas
natural. De ninguna manera es este un primer - y
yo voy a ofrecer una visión general para la
entrega de esta energía limpia y asequible para
asegurar la eliminación de la humedad. El agua
en las tuberías de gas, si no se corrige, se
forman los hidratos de gas natural e interrumpir
la entrega continua del gas.
Encontrando el
mejor método para la adsorción y la eliminación
de agua del gas natural se está convirtiendo en
un problema importante en América del Norte
mientras se expande el uso de sus reservas
disponibles de gas natural. Debido a los avances
en la extracción de gas, actualmente existe una
reserva suficiente de gas natural para manejar
gran parte de nuestras necesidades energéticas
para los próximos 100 años, si este recurso está
debidamente almacenada y distribuida. Maximizar
nuestros suministros de energía natural mejorará
en gran medida nuestro déficit presupuestario
actual y el saldo de la responsabilidad del
comercio.
Tendencias en
la demanda de energía y la preocupación por
nuestro desequilibrio comercial cada vez mayor
han hecho gas natural, el que crece más
rápidamente la producción de energía doméstica.
Nuevos campos de gas natural desde la cuenca de
los Apalaches, la Cuenca del Río Verde en
Wyoming y la Uinta / Piceance cuenca de Utah
están llegando rápidamente en línea. A medida
que estos campos de producción de nuevos
desarrollado comercialmente, es esencial que el
gas se transporten o almacenen sin vapor de agua
y otros líquidos que pueden corroer las
infraestructuras de transporte. Un método más
atractivo para asegurar que el componente
líquido se extrae del gas natural es a través de
la utilización de un deshidratante o agente de
secado. En términos de rentabilidad, el método
más eficiente para lograr el secado de gas
natural (si la "dulce" o "ácido", es decir que
contienen cantidades significativas de ácido
sulfhídrico o dióxido de carbono) es a través de
la utilización de alúmina activada especializada.
La mayoría de
los líquidos asociados con la extracción del gas
natural podrá ser removido por métodos de
separación simple o por cabezas de pozo cercano.
Agua extruida junto con el gas natural se extrae
a través del proceso de enfriamiento directo. El
contenido de vapor saturado de gas natural
disminuye con la presión aumentada o disminuida
de temperatura. Así, los gases calientes
extraídas del suelo y saturada con agua puede
ser parcialmente deshidratada por el
enfriamiento directo. El proceso de enfriamiento
debe reducir la temperatura al valor más bajo
que el gas se encuentra en la presión existente
a fin de evitar más la condensación de agua.
Sin embargo, la
eliminación de vapor de agua existentes en la
solución del gas natural requiere técnicas de
separación más profundos y complejos.
Procesamiento comercial consiste en ya sea
utilizando las técnicas de absorción o adsorción.
La absorción se produce cuando el vapor de agua
se elimina de una corriente de gas que utilizan
un líquido agente deshidratante, mientras que la
adsorción se produce cuando el vapor de agua se
condensa y se recoge en la superficie de los
compuestos sólidos.
Secado de Gas Natural - Una
Necesidad Obvia para DrysphereTM
El gas natural
que no se distribuye dentro de ciertos pesos
específicos, las presiones, la gama de Btu
contenido o los niveles de contenido de agua
causará problemas operativos, el deterioro de
tuberías o incluso puede causar la ruptura de
tuberías. Las futuras necesidades energéticas de
América del Norte requieren que el gas natural
se suministre de manera segura a través de
tuberías de alta presión de larga distancia para
llegar a salvo a la base de clientes.
¿Qué es el Gas Natural?
El gas natural
es una mezcla de muchos componentes clasificados
en tres grupos principales - los hidrocarburos
que contienen hidrógeno y carbono, elementos
traza y compuestos inertes. La mayoría de los
hidrocarburos del gas natural están saturados,
con cada átomo de carbono unido a otros cuatro
átomos y cada átomo de hidrógeno unidos a
solamente un átomo de carbono. Los compuestos
también se conocen como los alcanos (o parafinas)
y alifáticos (que no contienen anillos
aromáticos). El alcano más abundante en el gas
natural es metano, comúnmente conocida como C1,
ya que contiene un átomo de carbono. Etano
contiene 2 átomos de carbono (o C2), el propano
es C3, el iso-butano y normal butano C4,
isopentano y normal pentano C5. Más pesados
compuestos C6+ consisten por más de 100
compuestos diferentes, incluyendo el benceno,
tolueno, etilbenceno y xilenos.
Además de los
hidrocarburos, los agentes inertes son el
nitrógeno y el dióxido de carbono que no son
combustibles y por lo tanto no tienen valor
calefacción a gas. Componentes de traza incluyen
compuestos de sulfuro de hidrógeno, vapor de
agua y helio. Otros componentes menos comunes
incluyen trazas de oxígeno, hidrógeno y monóxido
de carbono.
¿Cuáles son las Propiedades
Físicas más Importantes de Gas Natural?
La densidad es
la masa (peso) por unidad de volumen de una
sustancia y se puede expresar como la gravedad
específica o densidad relativa. Para los gases,
es la relación entre la densidad del gas a la
densidad del aire. El peso específico del gas
natural varía desde menos de 0.600 para el
metano de más de 1.000 para el gas que contiene
un alto porcentaje de carbono de compuestos
pesados.
Punto de
ebullición - esta es la temperatura a la que la
presión de vapor de un líquido es igual a la
presión atmosférica.Ley de Boyles - esta
propiedad física dice que el volumen de una
muestra de gas varía inversamente con la presión
a la que se mide, ya una temperatura constante.
Si la presión se duplica, el volumen se reduce a
la mitad.
Punto de rocío
de hidrocarburos - la temperatura a la que
hidrocarburos comienzan a condensar a partir de
una corriente de gas. El punto de rocío de
hidrocarburos es esencial para la producción de
gas y la transmisión por la condensación en una
línea de gas natural bajará la capacidad de la
línea para el transporte de gas. Por otra parte,
los líquidos en una tubería de gas hacen que sea
imposible medir con exactitud el gas.
La medición del
agua - esto se mide en partes por millón, libras
de agua por millón de pies cúbicos de gas, o
venga unidad de la masa de vapor de agua por
unidad de volumen o masa de vapor de agua por
unidad de masa de gas alevines. Es decir, la
humedad es la cantidad de "fase de vapor" de
agua en un gas.
Conductividad
térmica - es la propiedad que permite que el
detector de un cromatógrafo que cuantifique la
cantidad de cada componente en una mezcla de
gases. Conductividad térmica se disminuye con el
aumento de tamaño de partícula.
Valor de
calefacción - un BTU o unidad térmica británica
es igual a la cantidad de calor necesaria para
elevar la temperatura de una libra de agua un
grado F a 62 F.
Los Medios para Deshidratar Gas
Natural
-
Los tres métodos principales
de la deshidratación son refrigeración
directa, adsorción y absorción. Enfriamiento
directo se basa en el hecho de que el
contenido de vapor saturado de gas natural
disminuye con la presión aumentada o
disminuido de temperatura. Por lo tanto, los
gases calientes saturada con agua puede ser
parcialmente deshidratada por el
enfriamiento directo. Este método se conoce
como Expansión Joule Thomson, y es el mismo
principio que la eliminación de la humedad
del aire exterior como resultado de aire
acondicionado dentro de una casa. Los
tamices moleculares (tamices), gel de sílice
y la bauxita fueron los desecantes
tradicionales utilizadas por la industria
del gas natural en los procesos de adsorción.
-
La eliminación de vapor de
agua se puede lograr haciendo burbujear la
corriente de gas a través de un vaso que
contiene sustancias químicas que una
afinidad por el agua. Deshidratación de
absorción implica el uso de un desecante
líquido para la eliminación de vapor de agua
del gas. La eliminación de agua con glicol
químico líquido es a través de la absorción.
El líquido seleccionado como el más deseable
para la absorción de agua debe poseer las
siguientes propiedades:
-
Alta eficiencia de absorción
-
Fácil y regeneración
económica
-
Debe ser no corrosivos a los
tubos y válvulas y ser no tóxicos
-
No debe haber interacción
con la parte de hidrocarburos de los gases y
ninguna contaminación por gases ácidos
Los glicoles,
especialmente etilenglicol, dietilenglicol,
glicol triethlyene y glicol tetraethylene se
acercan más a la satisfacción de los criterios
antes mencionadas. Agua y glicoles muestran
solubilidad mutua en la fase líquida, debido a
los bonos de oxígeno del hidrógeno y sus
presiones de vapor de agua son muy bajos.
Sin embargo,
como el gas natural se convierte en una fuente
principal de producción de energía superior y
los métodos más eficientes para la
deshidratación del gas natural debe ser
alcanzado. Muy superior a las técnicas de
absorción de líquidos es el uso de agentes
sólidos para la adsorción de agua y vapor de
agua. La adsorción se utiliza para los sistemas
criogénicos para llegar a bajos contenidos de
humedad. Adsorción o deshidratación de la cama
sólido que se utiliza materiales sólidos que
pueden ser regenerados y utilizados durante
varios ciclos de absorción y desorción.
Deshidratación de adsorción es el proceso que
utiliza un desecante sólido para la eliminación
de vapor de agua de una corriente de gas. Para
la adsorción física necesaria para su uso en la
deshidratación del gas, las siguientes
propiedades son deseables para el agente
desecante.
-
Superficie grande para la
alta capacidad, ideal con una superficie de
500-800 m2/gram
-
Buena actividad para los
componentes que desea eliminar y retención
de una buena actividad con el tiempo y uso
-
Alta velocidad de
transferencia de masa de la remoción
-
Fácil, regeneración
económica
-
Alta resistencia mecánica
para resistir la trituración y la formación
de polvo. El adsorbente debe también
conservar la fuerza cuando está mojado
-
Costo efectivo, no corrosivo,
no tóxico, químicamente inerte, alta
densidad aparente, y los pequeños cambios en
el volumen de adsorción y desorción de agua
¿Qué son los hidratos de gas
natural y por qué son un problema?
Hidratos de gas
natural son los sólidos que se forman a partir
de hidrocarburos del gas natural y agua. Las
moléculas de agua tienen una estructura de nido
de abeja con una molécula de uno de los
componentes del gas natural que ocupa cada uno
vacío. Debido a que estos sólidos son más densos
que el hielo de agua, su formación se ve
favorecida a altas presiones y forman se a
temperaturas que son considerablemente más alto
que el punto de congelación del agua. Hidratos
de gas natural pueden formar a temperaturas de
hasta 70 F y líquidos como estos cristales de
hielo como sólidos o semisólidos pueden
interferir con el paso de gas natural a través
de válvulas y tuberías.
¿Qué es la Calidad de
Gasoductos de Gas Natural?
El gas natural distribuido en el
Estados Unidos deberán cumplir los siguientes
criterios
-
Estar dentro de la gama
específica de contenido de Btu de 1,035 Btu
por pie cúbico + / - 50 Btu
-
Ser entregados en un
hidrocarburo concretos a nivel de
temperatura del punto de rocío, por debajo
del cual el líquido de gas vaporizado en la
mezcla tiende a condensarse en la presión de
la tubería
-
Contener no más de pequeñas
cantidades de elementos como el sulfuro de
hidrógeno, dióxido de carbono, nitrógeno,
vapor de agua y oxígeno
-
Estar libre de partículas
sólidas y el agua líquida que podría ser
perjudicial para el gasoducto o por sus
equipos auxiliares de funcionamiento.
Una visión general para el uso
de alúmina activada en la deshidratación del gas
natural es ahora proporcionada.
Como se
mencionó anteriormente, los gases naturales de
cualquiera de la producción del pozo o el
almacenamiento de agua que contienen los
embalses se condensa para formar cristales de
hielo sólido, como llama hidratos de gas. Estos
flujo de la tubería de bloques y sistemas de
control. El gas natural durante el transporte
debe estar deshidratado a un contenido de agua
controlada con el fin de evitar tanto los
hidratos de gas y reducir al mínimo la corrosión.
La deshidratación del gas debe ocurrir en la
fuente de la producción de gas y almacenamiento
con el fin de proteger el sistema de transmisión.
La deshidratación del gas natural es la
eliminación del agua asociado con el gas natural
en forma de vapor. A menos que los gases se
deshidratan, el agua líquida se puede condensar
en las tuberías y se acumulan en los puntos
bajos a lo largo de la línea, reduciendo su
capacidad de flujo.
Ley de Dalton
de las presiones parciales establece que la
presión total de una mezcla gaseosa es igual a
la suma de las presiones parciales de los
componentes. Esto permite que para el cálculo
del volumen máximo de vapor de agua que el gas
natural puede mantener a una temperatura dada y
la presión. A modo de ejemplo, un millón de pies
cúbicos de gas natural (MMSCF) saturado a 80
grados F y 600 PSIG (libras por pulgada cuadrada
calibre) celebrará 49 libras de agua. A los 120
grados F y a la misma presión millón de pies
cuadrados de gas natural tendrá 155 libras de
agua. Contenido común de los rangos permisibles
del agua de transporte de gas 4 a 7 libras por
MMSCF.
¿Por Qué Debería usar DrysphereTM?
No hay
compuestos más superior de la desecación de gas
natural que DrysphereTM de Dynamic Adsorbents. Es
la alúmina activada UNICA en el mercado que
puede extraer y absorber el 36% de su propio
peso en agua, que es 3 veces más que el producto
de alúmina estándar ofrecido por los
competidores, el 20% más de sílice y un 32% más
de DrieriteTM.
Debido a las
propiedades de la atmósfera, está especialmente
diseñado ámbito alúmina activada puede ser
utilizada fácilmente en la presencia de gases
ácidos y alcalinos. La alúmina activada es
simplemente reactivados utilizando el calor para
regenerar cuando esté en plena forma hidratada y
saturada. Es capaz de obligar a más agua, en
función del peso que cualquier otro agente
adsorbente. Produce una excelente relación de
calidad depresión del punto de rocío. DrysphereTM
tienen la ventaja de ser capac de soportar malos
tratos y golpes de agua líquida y calor sin la
desintegración, mientras que otros desecantes
sólidos, tales como el gel de sílice tienden a
romperse en pequeñas partículas al ser sometidos
a las crisis de agua líquida.
Para más información sobre DrysphereTM, el lector
puede consultar aquí para más información sobre
este método superior para el secado de gas
natural, así como otros líquidos industriales y
agentes de gas.
Información Técnica
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Alúmina Introducción y panorama
