Gas Natural

1 Gas Natural Caracterizaci n Ciclos CombinadosDescripci n El Gas Natural (GN) es un gas combustible que se encuentra en la naturaleza en reservas subterr neas en rocas porosas Consiste en una mezcla de hidrocarburos, principalmente metano, y otros m s del Gas Natural El gas Natural constituye la tercera fuente de energ a, despu s del petr leo y el carb nClasificaci n por origenDependiendo su origen se clasifica en: Gas asociado: Es el que se extrae junto con el petr leo y contiene grandes cantidades de hidrocarburos, como etano, propano, butano y naftas. Gas no asociado: Es el que se encuentra en dep sitos que no contienen petr leo crudoComposici n del Gas Natural0-8 %0-8 %CO2Di xido de carbono2-5 % %5-12 % %trazas0-5 %0-5 % %1-3 %95-98 %Gas No AsociadoGas AsociadoF rmulaComponentetrazasA, He, Ne, XeOtros0-5 %H2S cido sulfh drico0-5 %N2 Nitr geno1-3 %C5H12 PentanoC4H10 ButanoC3H8 Propano10-20 %C2H6 Etano60-80 %CH4 MetanoClasificaci n por composici n Gas amargo: Contiene derivados del azufre ( cido sulfh drico, mercaptanos, sulfuros y disulfuros) Gas dulce: Libre de derivados del azufre, se obtiene generalmente al endulzar el gas amargo utilizando solventes qu micos o f sicos, o adsorbentesClasificaci n por composici n Gas h medo: Contiene cantidades importante de hidrocarburos m s pesados que el metano, es el gas asociado Gas seco.

2 Contiene cantidades menores de otro hidrocarburos, es el gas no asociadoClasificaci n por composici nGas AsociadoGas No AsociadoComponente>2%<2%>2%<2%CO2>1%<1%>1%<1%H2S>10%>10%<10%<10%EtanoGas Amargo H medoGas Dulce H medoGas Amargo SecoGas Dulce SecoDenominaci n Est ndarProcesamiento del Gas Natural El Gas Natural tiene que procesarse para poder cumplir con est ndares de calidad Los est ndares son especificados por las compa as de transmisi n y distribuci n, las cuales var an dependiendo del dise o del sistema de ductos y de las necesidades del mercado que se quiere atenderRequerimientos Los est ndares especifican: El poder calor fico del gas (en M xico, debe ser entre 34 y 40 MJ/m3) La ausencia de part culas s lidas y agua l quida, para prevenir erosi n y corrosi n de los gasoductos) Los porcentajes m ximos de componentes como el H2S, N, mercaptanos y vapor de agua ndice de Wobbe: Es la relaci n del poder calor fico superior con respecto a la ra z cuadrada de la densidad relativa:En M xico: SHW=Etapa 1 Remoci n de Condensados y agua Remoci n de condensados y agua l quida Los condensados son llamados tambi n gasolina Natural , porque se compone de hidrocarburos cuyo punto de ebullici n est en el rango de la gasolinaSu composici n puede ser: H2S Mercaptanos CO2 Alcanos (de entre 2 y 12 tomos de carbono) Ciclohexano (C6H12) Arom ticos (benceno, tolueno, xileno, etilbenceno) Los condensados se env an usualmente a una refiner a de petr leo y el agua desechaEtapa 1 Etapa 2 Endulzamiento El endulzamiento se hace con el fin de remover el H2S y el CO2del GN, se llama as porque se remueven los olores amargos y sucios) Se llaman gases cidos, porque en presencia de agua forman cidos Existen varios procesos.

3 Tratamiento de gas con aminas Proceso Benfield Unidad PSA Los productos de ste proceso, son gas dulce h medo y gases cidosTratamiento con aminasEtapa 3 Recuperaci n del azufre El gas cido compuesto de H2S y CO2 proveniente del proceso de endulzamiento, se env a a una unidad de recuperaci n de azufre En esta unidad alrededor de entre 90 y 97% del H2S contenido en el gas, es convertido en azufre elemental o en cido sulf rico El proceso Claus es el m s com n para recuperar azufre El proceso de contacto y el proceso WPA se utilizan para recuperar cido sulf ricoProceso ClausLimpieza del gas de residual El gas producto de la unidad recuperadora de azufre, contiene de un 3 a un 10% de H2S Existen varios procesos que contin an la recuperaci n de azufre y env an el resto de vuelta a la unidad recuperadora de azufre: Proceso Scot Proceso ClauspolSon procesos derivaos del Proceso Claus que ayudan a recuperar m s El gas producto de los procesos anteriores de limpieza, a n contiene entre y 1% de H2S Se env a a una unidad incineradora para convertirlo en SO2que es menos contaminante Este incinerador es indispensable en toda planta de endulzamientoEtapa 4 Deshidrataci n y remoci n de mercurio Se remueve el vapor de agua mediante alguno de los siguientes procesos: Unidad de glicol Liquido disecante que adsorbe el agua por contacto, usualmente trietilen glicol Unidad PSA Se utiliza un adsorbente s lido, como la zeolita que es un silicato de aluminioRemoci n de mercurio La remoci n del mercurio se lleva a cabo mediante.

4 Carb n activado Tamiz molecular Es un material que contiene poros peque os de tama o preciso y uniforme, usado como agente adsorbente, funciona como un filtro pero que opera a nivel molecular atrapando el mercurio, que es venenoso y perjudicial para las tuber as de 5 Rechazo de nitr geno Existen tres m todos b sicos para remover el nitr geno del gas Natural : Destilaci n criog nica Adsorci n Separaci n por membranasEl m s com n es la destilaci n criog nicaProceso criog nicoEtapa 5 Recuperaci n de los l quidos del GN Se utiliza otra destilaci n criog nica, para obtener: Etano Propano Isobutano n-Butano PentanosSeparaci n criog Natural Licuado (LNG) quidos Gas Natural (NGL) Ebullici n [ C]ComponenteEtapas de procesamiento GNEtapas de procesamiento GNTransporte y Almacenamiento Gasoductos Econ micos, respecto al transporte terrestre Principal medio de transporte en EUA y la Uni n Europea Impr cticos para transporte intercontinentalTransporte y Almacenamiento Gas Natural Licuado (LNG) Buques tanque Opci n competitiva para pa ses fuera de las regiones geogr ficas naturalesGas Natural Licuado El Gas Natural es licuado en plantas de licuefacci n, reduciendo su temperatura a -160 C a presi n atmosf rica.

5 Las impurezas admitidas son mucho menores que para el gas con calidad de gasoducto Se necesitan una remoci n m s agresiva de agua, nitr geno y CO2 Proceso de lucuefacci n Existen 4 procesos disponibles: APCI, Cascada. Dise ado por ConocoPhillips Shell DMR Ciclo refrigerante de LindeProceso de enfriamiento El gas dulce seco con menos del de pentanos e hidrocarburos mas pesados, se enfr a en una secci n criog nica hasta -160 C, donde se licua por completo El gas licuado producido se almacena en tanques a presi n atmosf rica para su transportaci nProceso CascadaGN y Medio Ambiente El gas Natural es el combustible f sil con menor impacto medioambiental, incluyendo las etapas de extracci n, elaboraci n, transporte y consumo de uso finalEmisiones del Gas Natural Emisiones de CO2 40-50% menores que las del carb n 25-30% menores que las del combust leo Emisiones de NOX Dos veces menores que el carb n Dos veces y media menores que el combust leo Emisiones de SO2 150 veces menores que el diesel Entre 70 y 1500 veces menos que el carb n 2500 veces menos que el combust leoGas Natural Principales usos.

6 Dom stico Para cocinar Calefacci n Industrial Calor para fundici n (vidrio, metal) Generaci n de electricidadGeneraci n de electricidadCiclo Combinado Es una planta de generaci n de energ a el ctrica que emplea m s de un ciclo termodin mico En general, se describe como la combinaci n de una turbina de gas (Ciclo Brayton), un intercambiador de calor (IC) y una turbina de vapor (Ciclo Rankine) para la generaci n de energ a el ctrica, si el vapor del IC se usa en un proceso industrial o para calefacci n, recibe el nombre de cogeneraci de plantas CCGT (Ciclo combinado de Turbina de Gas) Una turbina de gas genera electricidad, mientras que sus gases de desecho alimentan un intercambiador de calor, en donde se genera vapor que se suministra a una turbina de simpleConfiguraci n Eje sencillo Una turbina de gas y una de vapor 1x1 Puede generar alrededor de 270 MW Multieje Dos o m s turbinas de gas y una turbina de vapor 2x1 o 3x1 Una configuraci n 2x1 puede generar 540 MWEficiencia El c lculo de la eficiencia de un CC se realiza de la siguiente forma: CC= TG+ (IC x ICx TV)Donde.

7 TG= Eficiencia de la turbina de gasIC = 1- TG(Calor en los gases de escape de la turbina de gas que entra al intercambiador de calor) IC= Eficiencia del intercambiador de calor TV= Eficiencia de la turbina de vaporEficiencia Suponiendo una planta con los datos siguientes TG= 33%IC = 1- TG= 100-33 = 67% IC= 85% TV= 37% CC= TG+ (IC x ICx TV) CC= + ( x x ) CC= = 54 %Caracter sticas adicionales Combusti n adicional Se quema gas Natural directamente en el intercambiador de calor La eficiencia disminuye La capacidad adicional puede variar entre 20 y 50 MW en una configuraci n 1x1, pero puede ser importante en periodos de m xima demandaAlternativas IGCC (Gasificaci n integrada en CC) Utiliza Gas Sint tico en lugar de Gas Natural Se lleva a cabo la transformaci n del carb n en gas sint tico, tambi n se pueden utilizar, derivados del petr leo o biomasa. Se llama integrada, porque el proceso de gasificaci n ha sido optimizado para un Ciclo Combinado y se lleva a cabo en la misma a AIE Manual de estad sticas energ ticas 2007 Boyce, Meherwan P.

8 Handbook for cogeneration and combined cycle power plants Energy Technology Expert Efficiency of CC power plants Kidnay, Fundamentals of Natural Gas processing Kumar, Sanjay Gas Production Engineering SENER Prospectiva del Mercado de Gas Natural 2008-2017 SENER Prospectiva del Sector El ctrico 2008-2017 Shukri, LNG Technology selection , NaturalGRACIAS