Geo aula - Gás Natural (Aula 3)
Autor: Roberto | Publicado: 2014-06-02T12:00:00-07:00

E ai, meus queridos amigos, tudo na paz?



Espero que sim.. rs



Então...



Vamos a mais uma aula?



Gás Natural - Aula 3

Condicionamento do gás natural

O condicionamento do gás visa seu enquadramento às características necessárias ao su transporte em gasodutos, de forma que possa ser realizado sem prejuízo para as instalações utilizadas nesta operações (tubulações, compressores, etc.). Como comentado anteriormente, o gás natural bruto contém hidrocarbonetos e vapor d'água que podem passar do estado gasoso para o liquido com as variações de temperatura e/ou pressão, mesmo que pequenas; isto provoca o acumulo destes liquidos em linhas e dutos, o que gera problemas de escoamento, corrosão e até tamponameto pela formação de hidratos. Para evitarmos tais problemas o gás deve ser &nbsp;condicionado para atentender &nbsp;as especificações de transporte.




Tanque de estocagem de Gás

Normalmene o principal parametro a ser controlado no condicionamento é o Ponto de Orvalho (Dew Point)* dos hidrocarbonetos e do vapor d'água.

*Ponto de Orvalho (Dew Point) - Define-se como a temperatura na qual, a uma determinada pressão, começa ocorrer a condensação de liquidos (hidrocarbonetos ou água). &nbsp;Em alguns casos deve-se tratar o gás para enquadrar os teores de gás sulfidrico (H2S) em no maximo 20 ppm e de dioxido de carbono (CO2) em no máximo 2% vol.

Unidades de processamento de gás natural - UPGNs

Definição: Instalação industrial &nbsp;que objetva realizar a separação das frações pesadas (propano e mais pesados), existentes no gás natural, gerando gás processado (Metano e etano), GLP e gasolina natural (C5+).

Uma unidade de processamento de gás natral (UPGN) visa à recuperação dos hidrocarbonetos mai pesados do gás na forma liquida, de maior valor agregado, e na especificação do gás natural processado (residual) para uso indutrial, residencial e veicular. os processos variam de um simples acerto do ponto de orvalho (dew point) chagando atéa produção de etano liquido. Varias são as configurações que podem ser obtidas em uma UPGN. A alternativa é a mais simples e consistem em produzir apenas um Liquido de Gás Natural (LGN), para posterior tratamento, que é composto de propano e hidrocarbonetos mais pesados que ele. Em algumas unidades o processamento inclui o fracionamento do LGN em Gás Liquefeito do Petróleo (GLP) e C5+. Em outras se consegue incorporar parte do etano ao GLP em teores que não alterem a especificação de Pressão de Vapor fixada pela Agencia Nacional do Petróleo (ANP) para esse derivado. Em unidades mas complexas pode-se produzir até mesmo etano líquido.

As recuperações de liquidosque podem ser alcançadas dependem do tipo de processo utilizando e da riqueza do gás. Comumente se conseguem recuperar 100% dos butanos e hidrocarbonetos mais pesados, 90 a 95% do propano e até 80% do etano. Cabe ressaltar que a recuperação do etano que no GLP, quer como produto puro, acarreta redução do poder calorifico do gás processado.

Escolha do Processo

Em termos economicos, a escolha do melhor processo a ser utilizado em uma UPGN depende basicamente de três fatores: Composição do Gás, Pressão Disponivel e Recuperação Desejada.
No entanto, como não existem critérios rígidos que orientem a seleção, é recomendável que se faça um estudo técnico &nbsp;uma analise econômica para cada tipo de processo. Análise deverá considerar entre outras coisas, os seguintes fatores:



Recuperações obtidas;
Quantidade, tipo, origem (Nacional ou Importado);
Custo de equipamentos e instrumentação;
Consumo de utilidades.



São quatro os tipos de principais processos para a recuperação de liquidos ou controle do ponto de orvalho do gás natural.



Absorsão refrigerada;
Turbo-expansão;
Refrigeração simples;
Expansão joule-thonson (JT);



Todos os processos tem em comum o princípio básico de promover a&nbsp;condensação&nbsp;dos hidrocarbonetos&nbsp;mais pesados por redução da temperatura.


Processo de Refrigeração Simples

O processo de recuperação de hidrocarbonetos liquidos por refrigeração simples, como o próprio nome sugere, consiste meramente no resfriamento do gás de modo a promover o condensação do propano e mais pesados. Este processo encontra aplicação quando o objetivo é apenas recuperar componentes a partir do propano (LGN) e não deseja recuperações muito elevadas ou deseja-se apenas condicionar o Ponto de Orvalho do gás para o transporte em gasodutos.

Processo Joule-Thomson

O processo Joule-Thonson (JT) é aplicado ao gás natural quando se deseja recuperar propano &nbsp;e hidrocarbonetos mais pesados. Está recuperação de se deve a expansão Isentalpica do gás de carga.

Sua aplicação típica é no condicionamento do gás natural, resfriamentos secundários em outros processos ou sem substituição ao Turbo-Expansor (TE) quando est apresenta alguma indisponibilidade.
As recuperações comumente obtidas com este processo são:



Propano (C3) 75%
Butano e mais pesados 100%&nbsp;


* Efeito Joule-Thomson - Em termodinâmica, o efeito Joule-Thomson ou efeito Joule-Kelvin ou efeito Kelvin-Joule descreve a variação de temperatura de um gás ou líquido quando ele é forçado a passar através de uma válvula ou tampão poroso, enquanto mantido isolado, de modo que nenhum calor seja trocado com o meio ambiente. Este procedimento é chamado de processo de estrangulamento ou válvula Joule-Thomson. À temperatura ambiente, todos os gases exceto hidrogênio, hélio e neônio resfriam-se sob a expansão do experimento de Joule-Thomson.O efeito tem esse nome em homenagem a James Prescott Joule e William Thomson, o 1º Barão Kelvin, que descobriram-no em 1852, na sequência de trabalhos anteriores de Joule sobre a expansão de Joule, em que um gás sofre expansão livre no vácuo.
Processo de Absorção Refrigerada


Absorção Refrigerada

O processo de absorção refrigerada se baseia na recuperação dos componentes pesados do gás por uma absorção física promovida pelo contato do gás com um óleo de absorção. O princípio deste processo é a diferença entre a pressão de vapor dos componentes no óleo e sua pressão parcial no gás. Como a 1ª é menor que a 2ª, ocorre a transferência de massa do gás para o óleo, com liberação de energia e consequente aumento de temperatura. Este princípio se aplica a todos os hidrocarbonetos, porém numa segunda etapa, quando a pressão é reduzida, os componentes leves são liberados do óleo, ficando retidos apenas os hidrocarbonetos pesados.

As recuperações comumente obtidas com este processo são:



Etano (C2) máximo de 50%
Propano (C3) 90 a 95%
Butano e mais pesados 100%


O Contato entre o óleo de absorção e o gás ocorre contra-corrente em uma torre absorvedora onde o óleo é admitido pelo topo e o gás pelo fundo. O óleo utilizado geralmente é um hidrocarboneto liquido, ou mistura &nbsp;de hidrocarbonetos.

A eficiencia de absorção depende, entre outros fatores, da pressão e temperatura de operação do sistema, das quantidades relativas de gás e óleo de absorção e da quantidade do contato promovido entre o gás e o liquido.

Processo de Turbo-Expansão

Este processo é mais eficiente por gerar temperaturas mais baixas que os demais e é normalmente adotado quado se deseja recuperar etano juntamente com os componentes mais pesados (GLP) ou etano liquido. É indicado para gases disponíveis&nbsp;à alta pressão embora seja&nbsp;viável&nbsp;para pressões moderadas e até mesmo baixas.

As recuperações que podem ser atingidas em um processo de Turbo-Expansão são as seguintes:

Etano 85%
Propano 9%
Butanos e mais pesados 100%


*A recuperação de&nbsp;líquidos&nbsp;consiste na secagem e refrigeração do gás de entrada em contra-corrente com o gás de saída (Corrente fria) da própria unidade, segundo de uma expansão no TE.&nbsp;

O processo de Turbo-Expansão é mais eficiente devido a dois efeitos: Joule-Thomson em conjunto com a liberação de energia do gás, na forma de trabalho de compressão, o que provoca um maior abaixamento de temperatura e consequentemente uma maior consensação dos hidrocarbonetos. Algumas vezes pode ser empregada uma refrigeração adicional através de um fluido auxiliar, geralmente propano, e também uma compressão do gás de entrada.&nbsp;


Até próxima!



Fonte:
Livro 3 (Gás natural, refino e inglês offshore) Winners - Capacitação Profissional - Unidade 1 - O Gás Natural.&nbsp;Págs.&nbsp;17-26.&nbsp;





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