gas natural

1. www.inegas.edu.bo
PROCESOS DEL GAS III
Docente: Msc. Ing. Héctor Pacheco Núñez
Correo: hector_pach@hotmail.com
1

2. 2
EL PROCESO DEL GAS NATURAL

3. OBJETIVOS DEL MODULO
 Exponer las técnicas del procesamiento y acondicionamiento del
gas natural, para el cumplimiento de las especificaciones y
exigencias de los mercados y de los clientes.
 Proporcionar los elementos tácticos para el diseño de módulos
de proceso y operación de las plantas de gas.

4. PROGRAMAANALÍTICO
- Introducción al procesamiento
- Remoción de C02 y H2S
- Endulzamiento del gas natural
- Refrigeración mecánica por Expansión
- Separación de Baja Temperatura LTS
- Absorción refrigerada
- Expansión Joule-Thompson
- Turbo-Expansión
- Licuefacción del gas natural
- Operación y Practicas prudentes de la industria

5. La materia en la naturaleza, como la conocemos, se encuentra en estado:
 Solido
 Líquido
 Gaseoso
 Plasma
 Condensado Bose-Einstein
LA MATERIA
Los hidrocarburos que explotamos, generalmente se encuentran en estado líquido y
en estado gaseoso.
Los gases no tienen forma defina, adquieren la forma del recipiente que los contiene,
son fluidos compresibles que sufren grandes cambios con las variaciones de la
presión y temperatura.

6. LOS GASES
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7. LOS GASES
Los hidrocarburos gaseosos se rigen con las Leyes Generales de los Gases:
Ley de Boyle
A temperatura constante, la presión de un gas tiende a incrementar, cuando el
volumen disminuye
PV = Constante
P1*V1=P2*V2

8. Ley de Charles
Se refiere a como se relaciona el volumen y la temperatura de un gas ideal:
V/T=Constante V1/T1=V2/T2
Cuando la presión es constante, si aumenta la temperatura, el volumen del gas aumenta
y si disminuye la temperatura el volumen del gas disminuye.
LOS GASES

9. Ley de Gay-Lussac
Se refiere a como se relaciona la presión y la temperatura de un gas ideal:
P/T=Constante P1/T1=P2/T2
A volumen constante, la presión de un gas tiende a incrementar, cuando la temperatura
aumenta y viceversa.
LOS GASES

10. Es una combinación de las leyes de Charles, Boyle y de Gay Lussac y se condensan
en una sola fórmula
Se refiere a que, para una masa definida de un gas, las variaciones de presión y
temperatura generaran un cambio de volumen, haciendo que la relación PV/T sea
constante:
P1*V1/T1 = P2*V2/T2
LEY GENERAL DE LOS GASES

11. EL GAS NATURAL
El gas natural es una mezcla de hidrocarburos gaseosos que puede encontrarse en
yacimientos fósiles, no asociado (solo), disuelto o asociado (acompañando al petróleo) o
en depósitos de carbón.
Según la GPSA, el Gas natural es una forma gaseosa de petróleo. Consistente en una
mezcla predominante de hidrocarburos gaseosos, donde el componente mas común es el
metano.

12. Metano CH4
El gas natural tiene varios componentes,
siendo el más abundante el metano
(80%).
Siendo el Metano la molécula mas
pequeña de los hidrocarburos presentes
en el gas natural, el mismo esta
compuesto por un átomo de carbono y
cuatro átomos de hidrogeno.
COMPOSICIÓN QUÍMICA

13. El gas natural se utiliza comercialmente en el mundo como combustible por
más de 130 años y en China por siglos.
La producción y distribución de gas natural se convirtió en un factor
importante para el desarrollo de la economía de naciones que lo producen y
consumen.
Actualmente se tiene desarrollados métodos de ingeniería, diseños de
equipos e instalaciones para producir gas natural, procesarlo y transportarlo
hasta los diferentes mercados que lo requieren.

14. La industria del gas natural se puede dividir en:
 Exploración, proceso donde prácticamente se inicia todo el negocio:
• Sísmica
• Estimación de recursos prospectivos
• Perforación Exploratoria
• Interpretación y análisis de resultados
 Desarrollo.
• Plan de desarrollo del campo y o reservorios.
• Construcción de instalaciones
• Perforación de desarrollo
 Producción
• Procesamiento y acondicionamiento del gas natural y del petróleo.
 Transporte y distribución
• Distribución a los distintos clientes

15. Producción. Consiste en llevar el gas desde los yacimientos del subsuelo hasta la
superficie, a través de pozos productores.
Separación. En la superficie, el gas natural es sometido a un proceso de separación de
líquidos (petróleo/condensado, gas y agua) en recipientes metálicos llamados
separadores.
Tratamiento. Eliminación de las impurezas que trae el gas natural, como agua,
dióxido de carbono (CO2), helio y sulfuro de hidrógeno (H2S).
ALGUNAS DEFINICIONES

16. Extracción de líquidos. Proceso al que se somete el gas natural rico libre de impurezas,
con la finalidad de separar el gas metano (CH4) de los llamados “Líquidos del Gas
Natural”(LGNs).
Compresión. Proceso al que se somete el Gas Natural, con la finalidad de aumentarle la
presión y enviarlo a sistemas de transporte y distribución para su utilización en el sector
industrial y doméstico y para las operaciones petroleras.
Fraccionamiento. Los LGNs se envían a las plantas de fraccionamiento, donde se obtiene
por separado etano, propano, butano normal e isobutano, gasolina natural y nafta residual.

17. 17
EXPLOTACION DEL GAS NATURAL

18. 18
POZO EN PROCESO DE PERFORACION

19. Arbolito de Producción
19
Es un conjunto de válvulas y
accesorios que permiten controlar la
producción de un pozo e interconecta
el pozo en si con las líneas de
producción.

20. POZO DE PRODUCCION
20

21. COLECTOR O MANIFOLD
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Es un conjunto de válvulas y tuberías donde
llegan las líneas de producción de los
diferentes pozos.
Frecuentemente las líneas de los pozos se
agrupan en los colectores de acuerdo a sus
potenciales de presiones. Pudiendo definirse
colectores de alta presión, media presión,
baja presión, etc.

22. 22
PLANTAS PROCESADORAS DE GAS NATURAL

23. 23

24. 24

25. 25
Componente Formula
Forma
simplificada
Descripción
Nitrógeno N2
Gas considerado inerte desde el punto de vista
energético. No aporta poder calorìfico.
Helio He
Gas noble. Gas considerado inerte desde el punto
de vista energético. No aporta poder calorìfico
Sulfuro de Hidrógeno H2S
Gas considerado inerte desde el punto de vista
energético. No aporta poder calorìfico. Es un gas
altamente corrosivo en presencia de agua, tóxico.
Dióxido de Carbono CO2
Gas considerado inerte desde el punto de vista
energético. No aporta poder calorìfico. Es un gas
corrosivo en presencia de agua. Favorece la
formación de hidratos a bajas temperaturas.
Agua H2O Formador de hidratos. No aporta poder calorífico.
Mercurio Hg
Es un metal, altamente tóxico y no deseado en los
procesos donde se tiene catalizadores.
Metano CH4 C1 Hidrocarburo, gas natural.
Etano C2H6 C2 Hidrocarburo, gas natural.
Propano C3H8 C3
Hidrocarburo, componente del Gas Licuado del
Petóleo (GLP)
Iso-Butanos C4H10 iC4
Hidrocarburo, componente del Gas Licuado del
Petóleo (GLP)
Normal-Butano C4H10 nC4
Hidrocarburo, componente del Gas Licuado del
Petóleo (GLP)
Iso-Pentanos C5H12 iC5 Hidrocarburo, componente de la Gasolina natural
Normal-Pentano C5H12 nC5 Hidrocarburo, componente de la Gasolina natural
Hexanos C6H14 C6 Se considera hidrocarburo condensado
Heptanos C7H16 C7 Se considera hidrocarburo condensado
Octanos C8H18 C8 Se considera hidrocarburo condensado
Nonanos y Superiores C9H20 C9+ Se considera hidrocarburo condensado
EL GAS NATURAL

26. EL GAS NATURAL
Ejemplo de una cromatografía de gases:
Gas Natural Residual
GLP
Gasolina Natural
Componente % molar
N2 0,3512
CO2 1,1286
C1 91,7521
C2 3,5506
C3 1,7529
iC4 0,2042
nC4 0,5968
iC5 0,1500
C5 0,1962
nC6 0,1512
nC7 0,0954
nC8 0,0546
C9+ 0,0162
TOTAL 100,0000

27. TABLAS DE PROPIEDADES FÍSICAS
27

28. DIAGRAMA DE FASES
28

29. 29

30. 30
CONTENIDO DE AGUA
EN EL GAS NATURAL
Fuente: GPSA
Fig. 20-4

31. También los volúmenes pueden expresarse en condiciones Normales, es
decir a:
P = 1 atm
T = 0 °C
Condiciones Estándar
En la industria petrolera en nuestro país, los volúmenes de gas medidos se
expresan en Condiciones Estándar, es decir a:
P = 14,696 psia
T = 60 °F

32. Hvid Poder Calorífico grueso por volumen a
presión y temperatura base.
id Gas Ideal.
dry Gas seco
sat Gas saturado con agua
Xi Fracciones molares
N Número total de componentes
xw Fracción molar del agua en el gas
PODER CALORÍFICO DEL GAS

33.  Poder calorífico superior
 Es la cantidad total de calor desprendido en la combustión completa de una unidad de
volumen de combustible cuando el vapor de agua originado en la combustión está
condensado y, por consiguiente, se tiene en cuenta el calor desprendido en este cambio de
fase.
 El poder calorífico de una muestra de combustible se mide en una bomba calorimétrica. La
muestra de combustible y un exceso de oxígeno se inflama en la bomba y tras la combustión,
se mide la cantidad de calor. La bomba se enfría con este fin a temperatura ambiente.
Durante dicho enfriamiento, el vapor de agua se condensa y este calor de condensación del
agua está incluido en el calor resultante.
 Poder calorífico inferior
 Es la cantidad total de calor desprendido en la combustión completa de una unidad de
volumen de combustible sin contar la parte correspondiente al calor latente del vapor de agua
generado en la combustión, ya que no se produce cambio de fase, y se expulsa como vapor.
Es el valor que interesa en los usos industriales, por ejemplo hornos o turbinas, en los que los
gases de combustión que salen por la chimenea o escape están a temperaturas elevadas, y el
agua en fase vapor no condensa.
33

34. Gid Densidad Relativa del
Gas a presión y
temperatura base.
id Gas Ideal.
xi Fracciones molares
DENSIDAD RELATIVA DEL GAS Y
FACTOR DE COMPRESIBILIDAD
Z Factor de
Compresibilidad
bi Factores de suma
Pb Presiòn Base

35. PROPIEDADES DEL GAS NATURAL
@ 14,696 PSIA Y 60 F
FUENTE API 14,5

36. Ejemplo de Calculo: Base Seca
FUENTE GPA-2172 / API 14,5

37. Ejemplo de Calculo: Base Húmeda
FUENTE GPA-2172 / API 14,5

38. En el sector petrolero y petroquímico
Para inyección, como combustible, en la producción de líquidos a partir del gas natural
y como materia prima para la petroquímica.
En procesos de desulfuración
El gas natural se utiliza para la generación de hidrogeno, elemento principal para la
desulfuración del petróleo en refinación.
Como combustible
El gas es utilizado como combustible para la generación de vapor, en plantas de
compresión, generación de electricidad y en otras operaciones de producción y
refinación.
En procesos petroquímicos
Los derivados del gas natural (etano y GLP), se utilizan como materia prima para la
obtención de olefinas, amoniaco, metanol, y productos terminados, como fertilizantes,
plásticos, alcoholes, fibras, etc.
En el sector no petrolero
El gas es utilizado como combustible para la generación de electricidad, la reducción
del mineral de hierro, la fabricación de cementos y materiales de construcción, en las
fabricas de celulosas, papel, cartón, textiles, vidrio, etc., así como para el uso doméstico
y comercial.
USOS DEL GAS NATURAL

39. El etano es utilizado para la industria petroquímica como materia prima para la
fabricación de etileno y sus derivados.
El propano y butano puros o mezclados, como combustible doméstico, comercial e
industrial. El propano y butano también se utilizan como materia prima en la industria
petroquímica.
El isobutano es utilizado como insumo en los procesos de alquilación en las refinerías
para la obtención de gasolina de motor.
Los pentanos y productos mas pesados, también conocidos como gasolina natural, se
usan en la elaboración de la gasolina para automotores, solventes para pinturas, etc.
USOS ESPECÍFICOS DEL GAS NATURAL

40. Dependiente de su origen, el gas natural se clasifica:
 Gas asociado: Es el que se extrae junto con el petróleo crudo y
contiene grandes cantidades de hidrocarburos como etano, propano,
butano y naftas.
 Gas no asociado: es el que se encuentra en depósitos que no contienen
petróleo crudo.

41. El Gas Natural debe ser ACONDICIONADO y TRATADO para:
-Cumplir con las especificaciones de venta
-Requisitos de Transporte
-Requisitos de Seguridad y Medio Ambiente

42. PROCESAMIENTO DEL GAS NATURAL
42
. • SEPARACION
. • MRU: UNIDAD DE REMOCION DE MERCURIO
. • ENDULZAMIENTO
. • DESHIDRATACION
. • AJUSTE DE PUNTO DE ROCIO
. • ABSORCION REFRIGERADA
. • EXPANCION JOULE THOMPSON
. • TURBO EXPANSION
. • GAS NATURAL LICUADO
GAS
NATURAL
GAS
TRATADO

43. SEPARACION
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Separadores: Son recipientes o tanques presurizados, que se utilizan para separar dos
fases de una mezcla, de líquido y de gas, que son "relativamente" inmiscibles la una en
la otra.

44. SEPARADORES

45. Separadores de Producción

46. 1-ra Etapa: Separador Bifásico

47. 2-da Etapa: Separador Trifásico

48. www.inegas.edu.bo
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