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1. ESPECIALIZACIÓN EN INDUSTRIA PETROQUÍMICA
TRABAJO INTEGRADOR FINAL
TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL ASOCIADO
(ENDULZAMIENTO) PARA LA PRODUCCIÓN DE GLP EN
PLANTAS DE GAS
AUTOR: ING. JORGE FIDEL ESPINOZA MEJIA
TUTOR: ING. CARLOS OCTTINGER
JURADO:
AGOSTO DE 2015

2. INDICE
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………….….1
CAPÍTULO II
JUSTIFICACIÓN………………………………………………………………………………….2
CAPÍTULO III
OBJETIVOS…………………………………………………………………………………….…..3
3.1. Objetivo General……………………………………………………………………………….3
3.2. Objetivos Específicos…………………………………………………………………………...3
CAPÍTULO IV
MARCO TEÓRICO………………………………………………………………………………..4
4. El petróleo y gas natural………………………………………………………………...4
4.1. Origen…………………………………………………………………………………..4
4.2. Composición del petróleo y del gas natural………………………………………….6
4.3. Reservas de petróleo y gas natural en el mundo…………………………………...10
4.4.- Propiedades de los hidrocarburos………………………………………………….12
4.5.- Cadena de valor del gas natural…………………………………………………...21
4.5.1. Transporte de gas natural…………………………………………………………24
4.5.2. Distribución de gas Natural…………………………………………………….....27
4.6.- Gas natural asociado………………………………………………………………..28
4.7. Procesos de tratamiento: Endulzamiento, Deshidratación………………………..29
4.7.1. Endulzamiento de gas natural…………………………………………………….29
4.7.2. Deshidratación del gas natural……………………………………………………30
4.8. Endulzamiento del gas natural……………………………………………………...32
4.9. Métodos más usuales de endulzamiento de gas…………………………………….34
4.9.1. Solventes Químicos (Aminas)……………………………………………………...34
4.9.2. Endulzamiento con membranas…………………………………………………...39
4.9.3 Solventes Físicos…………………………………………………………………….42

3. 4.9.4 Solventes mixtos (Químicos + Físicos)…………………………………………….43
4.9.5 Endulzamiento con Carbonato de Potasio (K2C03)……………………………..44
4.9.6 Procesos Redox…………………………………………………………………….44
4.9.7. Endulzamiento mediante el uso de lechos fijos reactivos………………………..47
4.10.-Producción de GLP en plantas de gas- Métodos de recuperación de
hidrocarburos líquidos…………………………………………………………………...49
4.10.1. Usos del GLP y gasolina natural como materias primas petroquímicas……...55
i) Proceso de Steam Cracking para obtención de olefinas (etileno, propileno, butileno,
etc.)………………………………………………………………………………………..55
ii). Proceso de SteamReforming…………………………………………………………63
iii). Proceso de Oxidación parcial………………………………………………………..64
CAPÍTULO V
CASO DE APLICACIÓN DE ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL
ASOCIADO DEL “COMPLEJO INDUSTRIAL SHUSHUFINDI” DE EP
PETROECUADOR -ECUADOR
5.1. Descripción del Sitio……………………………………………………………….…66
5.2. Descripción del proceso……………………………………………………………...66
5.3. Estaciones de captación de gas………………………………………………………71
5.4. Planteamiento y análisis del problema……………………………………………...72
5.5. Propuesta y solución al problema planteado……………………………………….74
5.5.1. Selección del proceso aplicable al tratamiento (endulzamiento) del gas
natural……………………………………………………………………………………..76
5.5.2. Primera Selección: Tipo de proceso………………………………………………77
5.5.3. Segunda selección: Uso de Tecnología…………………………………………….81
5.5.4. Procesos de Lecho Fijo Reactivo…………………………………………………..81
5.5.5. Secuestrantes (Scavengers) líquidos de H2S……………………………………..83
5.6. Análisis de Frac Spread para la planta caso de análisis…………………………...87

4. CAPÍTULO VI
ASPECTOS DE SEGURIDAD EN PLANTAS DE PRODUCCIÓN DE GLP Y
GASOLINA NATURAL
6.1. Normas de aplicación………………………………………………………………..92
6.2. Dimensionamiento de tuberías en plantas de GLP………………………………..94
6.3. Material a prueba de explosión (explosion proof) y seguridad Intrínseca (SI)…95
CAPÍTULO VII
7. Conclusiones y Recomendaciones…………………………………………………….97
7.1. Conclusiones…………………………………………………………………………97
7.2 Recomendaciones…………………………………………………………………….98
CAPÍTULO VIII
BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………..99

5. RESUMEN
El presente trabajo final de grado consiste de dos partes fundamentales:
La primera incluye los fundamentos teóricos e incluye una descripción y análisis de las
principales alternativas de endulzamiento de gas natural, una descripción de cada método
aplicable, sus ventajas y desventajas dependiendo de varios factores.
La segunda es un caso de aplicación a una planta de gas existente en la Amazonía
Ecuatoriana. El análisis se realizó para endulzar el gas natural asociado que se capta e
ingresa como carga a la planta de gas de Refinería Shushufindi de EP Petroecuador.
La refinería Shushufindi tiene entre sus instalaciones una planta industrial para procesar gas
natural asociado que se capta desde los campos petroleros Libertador, Cuyabeno y Sacha,
operados por la estatal Petroamazonas EP.
La captación actual de gas natural asociado para procesarla en la planta de gas bordea los
21 MMSCFD, lo cual permite obtener aproximadamente 280 Tm de GLP y 1200 BLSD de
gasolina natural, más un remanente de gas residual combustible de 9,6 MMSCFD.
Actualmente el gas natural asociado captado por EP Petroecuador no es sometido a ningún
tipo de tratamiento para eliminar compuestos de azufre
La información requerida para el análisis y propuesta de tratamiento (endulzamiento) se
recopiló a partir de datos de campo. Esta información comprende cromatografías de gas,
datos de producción, análisis de campo con tubos colorimétricos (para determinar la
concentración de H2S del gas), entre otras.
Con los datos de campo actuales y en función de los fundamentos teóricos se realiza un
análisis de la condición actual de captación de gas a la planta existente, y se va
restringiendo el número de posibilidades para las diferentes alternativas de endulzamiento,
en función del tipo de proceso y en función de la tecnología aplicable al caso.
El respectivo análisis y evaluación de resultados indica que el método más factible para
endulzar el gas natural asociado captado y reducir su contenido de azufre en la condición

6. planteada actual, atendiendo a diversos factores establecidos en el análisis, es usando lechos
fijos reactivos. La inversión total requerida para implantar el proyecto es de U$ 864.506,6
para tres años de operación.
Como alcance al análisis de endulzamiento del gas natural asociado, también se realizó un
análisis de Frac Spread para la planta de gas, tomando en consideración factores como el
poder calórico del gas, el balance de producción diaria, costos de refinación, precios
internacionales de GLP y gasolinas, entre otros. Para este análisis se tomó en cuenta un
precio internacional actual para el gas natural asociado de 2,87 U$/MMBTU, lo que con el
flujo del gas natural disponible (si se lo vendiera en lugar de procesarlo) daría una utilidad
bruta por venta de U$ 90.405,00/día. Procesando este gas en la planta existente y restando
la suma de costos operativos y del gas natural asociado (materia prima), el análisis de frac
spread da un valor de U$ 147.814,3/día (margen adicional), lo cual claramente indica que
es mucho más rentable separar los líquidos de gas natural (LGN) para obtener GLP y
gasolina natural, venderlos por separado, que vender solo el gas natural asociado.
Atendiendo a factores ambientales, uno de los mayores beneficios por la aplicación del
proyecto será el uso de tecnologías que no dejan compuestos de azufre difíciles de tratar, es
más, el lecho fijo reactivo gastado puede ser dispuesto de manera amigable con el medio
ambiente.

7. GLOSARIO DE TÉRMINOS
BLSD: Barriles por día
BTU: British Termic Unit (Unidad Térmica Británica) utilizada en la industria de la
energía
C3+: Propano y más pesados
CROMATOGRAFÍA: Conjunto de técnicas basadas en el principio de adsorción
selectiva, cuyo fin es separar los componentes de una mezcla gaseosa.
EP PETROECUADOR: Empresa Pública PETROECUADOR
GAS RESIDUAL: Gas combustible que queda del proceso de obtención de líquidos de gas
natural en una planta de gas. Dependiendo de las condiciones de presión y temperatura del
proceso en este gas predominan los compuestos metano y etano.
GASOLINA NATURAL: Mezcla de hidrocarburos a partir de pentano y más pesados
obtenidos como subproducto del procesamiento del gas natural asociado.
GLP: Gas Licuado de Petróleo
GPM: Galones por minuto
GPSA: Gas Processors Suppliers Association (Asociación de Proveedores de Procesadores
de Gas)
H2S: Sulfuro de hidrógeno (gas sulfhídrico)
LGN: Líquidos de Gas Natural
LHV: Lower Heating Value (Poder calorico inferior). Una medida de la cantidad de calor
que desprenden los combustibles al ser quemados
LICUABLES: Hidrocarburos líquidos obtenidos por efecto de la compresión del gas
natural asociado, solo una fracción del gas natural que se comprime se licua.
MMBTU: Millones de BTU
MMSCFD: Millones de píes cúbicos estándar por día (medidos a 60 °F y presión de 1
atmósfera)
Tm: Tonelada Métrica

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Especialidad en Industria Petroquímica
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
El uso del gas natural como combustible se ha usado por más de 150 años, pero en los últimos 25
años ha adquirido mucha importancia debido a los usos como materia prima petroquímica y gas
combustible en redes de distribución. El gas natural tiene la ventaja de ser un combustible limpio en
comparación a los derivados del petróleo.
Desde que comenzó la era petrolera y del gas natural, los esfuerzos se han encaminado a la
localización y producción de petróleo y gas.
Al hablar de gas natural asociado, se explica que la mayor parte de los yacimientos descubiertos de
petróleo son de gas en solución, por lo que se hace necesaria la producción conjunta de petróleo y
gas asociado. Por otro lado, en los campos petroleros, el principal producto es el petróleo y el gas
natural asociado pasa a ser un subproducto, que en muchos casos tiene una gran importancia debido
a la cantidad de líquidos de gas natural (LGN) que se puede obtener del mismo.
En el gas natural asociado suele existir la presencia de compuestos de azufre (contaminantes del
gas) como sulfuro de hidrógeno, mercaptanos livianos y sulfuro de carbonilo, atendiendo al peso
molecular y cantidad de compuestos como propano y butanos que contiene el gas. Estos
compuestos de azufre (que en la mayoría de ocasiones se combinan con agua libre o en estado de
saturación) son los causantes de múltiples inconvenientes asociados a problemas de corrosión, que
ocasionan pérdidas económicas y aumentan los factores de riesgo durante el procesamiento del gas,
principalmente por las altas presiones de operación que se tienen.

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Especialidad en Industria Petroquímica
CAPÍTULO II
JUSTIFICACIÓN
Tomando en cuenta que el gas natural asociado es un combustible fósil al igual que el
petróleo, es claro indicar que las reservas del mismo son limitadas y sujetas a la producción
petrolera. Es más, la producción de gas natural asociado disminuye con el tiempo en una
proporción mayor que la producción de petróleo de la cual se obtiene dicho gas.
Para que este gas natural asociado se pueda usar de una manera más segura y confiable, es
necesario dar tratamiento al gas, atendiendo a los diferentes contaminantes que posee el
mismo. Uno de estos contaminantes es el azufre, que generalmente se encuentra combinado
formando principalmente sulfuro de hidrógeno en pequeñas concentraciones, mismo que
debe ser eliminado o retirado en su mayor parte.
La operación de retirar los componentes de azufre del gas se denomina “endulzamiento”, siendo
una operación fundamental encaminada a la reducción del contenido de compuestos ácidos del gas
natural, sea este asociado o no.
Las principales razones para endulzar el gas (eliminación de compuestos ácidos) son: cumplir con
ciertas condiciones requeridas del proceso y especificaciones comerciales, reducir la corrosión al
eliminar compuestos ácidos del gas, evitar daños materiales de tuberías y equipos de proceso
permitiendo mantener los niveles de producción.
El gas natural asociado tratado y sometido de un proceso de refinación, mediante el empleo de
procesos criogénicos permite obtener Gas Licuado de Petróleo (GLP) y gasolina natural que pueden
ser usados como combustibles o materia prima de la industria petroquímica.

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CAPÍTULO III
OBJETIVOS
3.1. Objetivo General
Realizar un análisis de los principales procesos para el endulzamiento del gas natural asociado y su
uso, para la producción de GLP y Gasolina Natural, utilizados como combustibles o materias prima
petroquímicas.
3.2. Objetivos Específicos
3.2.1. Describir las actividades de producción de gas natural desde la extracción hasta el
procesamiento.
3.2.2. Describir los principales métodos de endulzamiento aplicables al gas natural y establecer
criterios de selección
3.2.3. Describir los usos del gas licuado de petróleo GLP y gasolina natural como materia prima
petroquímica, principales aspectos de las tecnologías disponibles.
3.2.4. Establecer un caso de aplicación para el endulzamiento de gas natural asociado y producción
de GLP en una planta de gas existente.
3.2.5. Realizar un análisis de Frac Spread para en una planta de gas existente.
3.2.6. Realizar un análisis de los principales aspectos de seguridad en plantas de obtención de GLP.