Deshidratarea gazelor naturale in campurile de gaze prin procedeul de absorbtie1.Absorbtia fizica Absorbtia este un fenomen de transfer de masa intre doua faze, determinat de gradientul de concentratie din fiecare faza. Schimbul de substanta dintre faze se face pana la echilibru, cand schimbul de masa inceteaza si concentratia dintre cele doua faze devine constanta. Deplasarea moleculelor se face de la nivelul ridicat catre cel scazut. Difuziunea din faza gazoasa in faza lichida datorita unui gradient de concentratie, in directia difuziunii intimpina o anumita rezistenta, atribuita unui film subtire de gaz sau de lichid de la interfata gazelor. Pentru masa transportata dintr-o faza in cealalta s-au stabilit ecuatii de transport de masa, in care intervin coeficientii de transport pentru filmul de gaz si de lichid si fortele motrice de difuziune din cele doua faze, gazoasa si lichida. Diferenta dintre concentratia pe care ar trebui sa o aiba componentul in faza gazoasa, pentru a fi in echilibru cu faza lichida si concentratia reala a acesteia in faza gazoasa, s-a considerat forta care determina transferul de masa. Folosindu-se legea lui Friek, s-a stabilit relatia care arata ca coeficientul de transport este proportional cu coeficientul de difuziune si invers proportional cu grosimea filmului. Absorbtia este controlata de filmul de gaz, in cazul componentilor solubili, deoarece acesti componenti trecuti prin gaz sunt absorbiti cu mare aviditate de lichid, incat rezistenta lichidului, produsa de diferenta de concentratii interfata-lichid, este neglijabila. Absorbtia in cazul unui component putin solubil este controlata de rezistenta filmului de lichid. In acest scop, din cauza insolubilitatii componentului in lichid, tendinta lui de a trece in lichid este foarte mica. In cazul componentilor cu solubilitate medie, factorul care controleaza absorbtia este rezistenta ambelor filme.

Exista mai multe teorii la adresa fenomenului de absorbtie, dintre care cele mai importante sunt: Teoria celor doua filme a lui Withman si Lewis Teoria penetratiei a lui Higbie Teoria lui Danekworts Teoria lui Kishinevsky si Pamfilov, etc. Dintre aceste teorii, cea mai raspandita este teoria celor doua filme, care admite existenta la interfata lichidgaz a doua filme, unul gazos si unul lichid in curgere laminara.In centrul stratelor gazoase si lichide, regimul va fi turbulent; la interfata cele doua faze sunt in echilibru. In toate teoriile se ivesc dificultati experimentale, datorita unor multiple si complexe probleme si aspecte care privesc coloanele de absorbtie cu umplutura, considerate cele mai eficace si mai economice. Deasemenea aceste teorii nu rezolva si nu explica toate conditiile in care se efectueaza transferul de masa, care este ,in general, puternic influentat de regimul hidrodinamic al curgerii fluidelor puse in contact. Transferul unui component din faza gazoasa in faza lichida cand cele doua faze sunt in contact se realizeaza in mai multe faze succesive; - migrarea moleculelor componentului din faza gazoasa spre interfata gaz-lichid sau suprafata libera a lichidului; - trecerea moleculeler, ajunse la suprafata lichidului, din faza gazoasa un faza lichida; - deplasarea moleculelor in interiorul fazei lichide. In imediata vecinatate a interfetei dizolvarea componentului solubil provoaca o saracire a fazei gazoase si o imbogatire a fazei lichide. Asadar de o parte si de alta a interfetei exista doi gradienti de concentratie localizati in cele doua filme. Tehnologia absorbtiei. In echilibru cu lichidul, in care s-au solvit, gazele prezinta presiuni partiale diferite.Gazele foarte putin solubile dizolvate in lichid in cantitati mici prezinta presiuni partiale foarte mari. Cu cat presiunea partiala a unui gaz dizolvat este mai mica, pana la o anumita concentratie, cu atat este mai solubil.

Pentru a obtine o solutie gaz-lichid de o anumita concentratie cu un component putin solubil sau insolubil este necesar o presiune partiala a gazului mai mare. Un component foarte solubil va da o solutie gaz-lichid de aceeasi concentratie, la o presiune partiala mult mai mica. O solutie de gaz-lichid, la o temperatura si la o concentratie data exercita o anumita presiune. Si in procesul de absorbtie a unui component dintr-un amestec in faza gazoasa de catre un lichid, practic nevolatil, se stabileste un anumit echilibru determinat de raportul dintre concentratia lichidului si concentratia vaporilor. Folosindu-se legea mai generala a lui Henry ( p = H x unde H este constanta care depinde de temperatura si de natura gazului; p este presiunea partiala a gazului; x este fractia molara a gazului in faza lichida) pana la anumite presiuni partiale si legea lui Raoult ( p = P x unde p este presiunea partiala a componentului lichid; P este presiunea de vapori a componentului; x este fractia molara a componentului in faza lichida) s-au stabilit relatii matematice care exprima echilibrul de faze. Considerand operatia izotermica iar presiunea partiala a componentului dizolvat in lichid, fiind cea data de legea lui Henry, s-au stabilit curbe de echilibru care reprezinta relatia dintre compozitia fazei vapori si fazei lichide in sistemul de coordonare, Y, X. O buna absorbtie se realizeaza atunci cand in faza gazoasa nu mai ramane nimic sau foarte putin din elementul recuperabil si cand in faza lichida se dizolva total sau cat mai mult din acest component. Din amestecuri fiecare component se va dizolva in absorbant proportional cu presiunea sa partiala. Cu cat componentul se afla intr-o cantitate mai mica in amestec, cu atat presiunea sa partiala va fi mai mica, cu atat se va dizolva mai greu si va necesita o presiune totala mai mare. La presiuni mai mari se vor dizolva si alti componenti nedoriti. S-a precizat ca fiecare component se dizolva intr-un absorbant proportional cu presiunea sa partiala, dar si in functie de caracteristicile absorbantului.

Industrial metoda absorbtiei, s-a apicat si s-a dezvoltat prin mai multe procedee, variante si scheme tehnologice pentru separarea amestecurilor de hidrocarburi si pentru deshidratarea gazelor naturale, gazelor de rafinarii, etc. Absorbtia se realizeaza prin contactare continua si in contracurent a vaporilor cu un lichid absorbant in coloane cu o mare suprafata de contact. Componentii contactati in masa absorbantului sunt desorbiti cu ajutorul unui agent cu capacitate calorica mare sau prin incalzire directa si recuperarea componentilor dezirabili prin racire, condensare, separare. Gradul de deshidratare depinde de cantitate de apa extrasa din solutie (lichid higroscopic-apa) in coloanele de desorbtie, numite si coloane de regenerare. Fazele de absorbtie si desorbtie se realizeaza intr-un proces continuu si eficace cand lichidul absorbent are o mare afinitate si capacitate de incarcare pentru vaporii de apa. Absorbtia in lichide higroscopice. Se bazeaza pe proprietatea unor compusi organici de a absorbi la temperaturi mai scazute umiditatea pe care o cedeaza apoi la temperaturi mai ridicate, destul de usor. Circuitul tehnologic al unei instalatii de deshidratare de tip cu talere Gazele umede sunt circulate printr-un scruber, unde se retin particulele solide si lichide antrenate si condensatul si apoi sunt introduse in coloana de absorbtie.Gazele circula de jos in sus in contracurent cu absorbantul care circula dinspre varful coloanei in jos si absoarbe vaporii de apa din gaze. Gazele uscate ies din coloana pe la varf, iar absorbantul incarcat cu umiditate este dirijat spre instalatiile de regenerare, trecand printr-un vas de expansiune, un filtru si un schimbator de caldura cu glicol fierbinte sarac. Mai inainte de intrare in coloana de distilare glicolul fierbinte este expandat. Vaporii din vasul de expansiune pot fi folositi ca gaze de stripare. Striparea consta in indepartarea apei ramase in absorberul regenerat prin contactarea lui cu gaze fierbinti.

Absorbentul reconcentrat in regenerator, este introdus intr-un vas tampon de unde este pompat inapoi in coloana de absorbtie pentru continuarea ciclului. Circuitul tehnologic al unei instalatii de deshidratare cu umputura de tip orizontal. Tipul acesta de instalatie cuprinde un echipament mai mic si mai compact in compartie cu precedentul (scruberul este integrat, de obicei, in coloana de contactare). Procesul de deshidratre este aceelasi, dar unele circuite difera insa. Gazele circula in echicurent cu absorbentul sarac; contactarea se realizeaza cu umpluturi de caramida, de sarma de otel sau orice alt material care asigura o suprafata de contact cat mai mare si mai stabila. Proiectarea instalatiilor industriale Proiectarea instalatiilor de deshidratare cu absorbanti organici, higroscopici, se bazeaza si este determinata de mai multi factori, dintre care mai imprtanti sunt: debitul maxim de gaze, temperatura maxima de intrare a gazelor, presiunea gazelor, continutul de hidrocarburi si impuritati din gaze, scaderea impusa a punctului de roua, pierderi admisibile de absorbent, debit maxim de aplicat recirculat. Experimentele si practica a dovedit ca instalatiile de deshidratare chibzuit dimensionate, montate si amplasate, prezinta o serie de avantaje: -pierdere de presiune redusa; posibilitati de deshidratare a gazelor cu temperaturi ridicate, cu presiuni joase; realizari ale punctelor de roua in raport cu cerintele. Absorbantii higroscopici necesita o alegere atenta in utilizarea lor, astfel trebuie sa indeplineasca anumite conditii: - sa nu reactioneze chimic cu gazele sau cu impuritatile din gaze - sa nu modifice compozitia gazelor (retinerea unor anumiti componenti) - sa fie stabil termic - sa nu fie corosiv - sa se regenereze usor, in instalatii simple si ieftine - sa fie disponibil, ieftin si sa se manipuleze usor - sa nu fie antrenat in proportie mare (antrenari lichide sub forma de ceata sau prin evaporare)

- sa nu spumeze, emulsioneze, congeleze, precipite in timpul operarii instalatiilor - sa nu aiba viscozitate mare. Dintre absorbantii higroscopici organici, cei mai utilizati ca agenti de deshidratare sunt, cu cele mai bune rezultate, glicolii, care au o afinitate foarte mare pentru apa. Consideratii privind performantele si exploatarea instalatiilor industriale. Cu rezultate economice apreciabile, s-au combinat in instalatii complexe, deshidratare gazelor cu purificarea gazelor (indepartarea H2S si C02) folosindu-se ca absorbanti un amestec de etilenglicol si etanolamina. S-au combinat procedee de separare la temperaturi joase prin autoracire (expandarea gazelor) cu procedee de absorbtie cu absorbenti higroscopici organici. Printr-o conceptie si proiectare corespunzatoare s-au realizat instalatii pentru cazuri particulare, cum sunt cele pentru scoborarea punctului de roua si instalatiile unde se trateaza volume mari de gaze la presiuni si temperaturi inalte. S-a realizat o eficacitate marita a contactului glicolgaz si s-au prevenit canalizarile in circulatia glicolului printr-o proiectare si distribuire corecta a talerelor; printr-o stripare corespunzatoare, se realizeaza, la regenerare o concentratie mai mare in glicol. Echipamentul de baza si auxiliar a fost astfel conceput si construit sa realizeze tipuri de unitati, normale si specifice, eficace si economice, usor de montat si operat. Pentru a se asigura eficacitatea maxima a instalatiilor, cu cheltuieli de exploatare cat mai reduse, nu se admit abateri de la anumite norme si reguli de proiectare, constructie, montaj si exploatare. Performantele optime ale instalatiilor de deshidratare corect dimensionate, construite si montate, sunt date de: - puritatea gazelor intrate - presiunea si temperatura gazelor la intrare - debitul de recirculare a glicolului. 2.Absorbanti higroscopici industriali

Absorbantii higroscopici sunt folositi ca: deshidratanti, in coloane de absorbtie special construite; - inhibitori in gazele care circula ( se injecteaza cu dispozitive speciale, in zonele mai expuse). Atat in procesul de deshidratare cat si in procesul de inhibare, vaporii de apa sunt absorbiti. In tehnica deshidratarii gazelor se folosesc absorbanti higroscopici lichizi si absorbanti higroscopici solizi. Dintre absorbantii higroscopici lichizi, glicolii au cea mai larga raspandire ca deshidratanti si ca inhibitori. Cei mai intalniti sunt: - monoetilenglicolul (MEG), mai rar raspandit; - dietilenglicolul (DEG), folosit initial cu o concentratie de 95 96 % a produs scaderi ale punctului de roua de circa 25 30 C; - trietilenglicolul (TEG), a permis utilizarea unor concentratii mai mari fara sa se produca pierderi prin evaporare mare. S-au obtinut scaderi ale punctului de roua de 36 - 42 C; - tetraetilenglicolul (Tt EG), de curand introdus, este folosit pentru deshidratarea gazelor iesite din compresoare sau din sonde cu temperaturi neobisnuit de ridicate. Mai putin raspandite sunt metanolul si acetona. Au mai fost folosite solutii de glicerina, tiocianati, etc. Injectia cu glicoli se extinde tot mai mult. Caracteristici fizice ale glicolilor Nr crt. 1. 2.Caracteristi ci (T, in C) Descompune re termica Punct de fierbere la 760 mm col. Hg Temperatura de regenerare Puncte de

DEG165 245

TEG207 285

TtEG238 315

3. 4.

149-163 -8,3

177 - 196 -7,2

204 - 224 -5,6

congelare

Domeniul de aplicabilitate Dupa J.J. Mapes este mai indicat sa se foloseasca TEG, in absorbitoare in contracurent, pentru o depresiune a punctului de roua de 18,3 C si o temperatura de regenerare de 185 - 196 C. Cu un echipament special se garanteaza o depresiune a punctului de roua pana la 40,6 C. In unele cazuri s-a aplicat cu succes pentru deshidratarea gazelor naturale si TtEG. O reconcentrare pana la 99 % glicoli in greutate, se poate obtine sub temperatura de descompunere a TtEG. Cu toate ca DEG este mai folosit in instalatiile de deshidratare se manifesta o tendinta de a fi inlocuit cu TEG care prezinta unele avantaje. La concentratii de 98 99,5 % se regenereaza mai usor intr-un striper atmosferic, deoarece are un punct de fierbere mai ridicat, precum si alte proprietati mai rezistente la temperaturi mai ridicate. 3. Procedee industriale de deshidratare Tehnologia deshidratarii prin absorbtie cu glicoli cuprinde doua circuite principale: circuitul gazelor si circuitul glicolului. Aceste circuite se realizeaza prin mai multe scheme si variante tehnologice, corespunzatoare mai multor procedee. Circuitul gazelor Gazul umed este trecut printr-un separator tip scrumber, pentru retinerea impuritatilor lichide si solide, intra in coloana de absorbtie pe la partea inferioara.Gazele introduse in coloana circula spre partea superioara a coloanei prin umplutura sau talerele de barbotare, unde se realizeaza un contact strans cu glicolul si unde vaporii de apa sunt cedati glicolului. Apoi gazele trec printr-un extractor de ceata spre virful coloanei pentru retinerea lichidului antrenat. Gazele deshidratate, iesite din coloana de absorbtie sunt trecute

printr-un schimbator glicol-gaz, inainte de a fi introduse in conducta de transport. Circuitul glicolului Glicolul concentrat intra pe la partea superioara a coloanei de absorbtie si curge in jos din taler in taler, deci in contracurent cu gazele umede.Glicolul imbogatit cu vapori de apa absorbiti, este extras prin partea de jos si pompat printr-o serpentina de preincalzire, la vasul de acumulare.Trece apoi printr-un filtru intr-un striper (coloana de regenerare) asezat deasupra reboilerului. Aburul care circula in sus prin reboiler, stripeaza vaporii de apa din solutia glicol-apa, care curg in jos prin incarcatura din striper. Vaporii de glicol antrenati de vaporii care urca in coloana, sunt condensati in sectiunea superioara si se intorc in reboiler. Glicolul regenerat curge printr-un deversor in reboiler si apoi in vasul de acumulare, de unde este pompat in partea de sus a coloanei de absorbtie la presiunea de operare, printr-un racitor. Incepe un nou ciclu de deshidratare. Procedeele prin absorbtie se diferentiaza dupa tipul absorbantului folosit: procedeul cu monoetilenglicol, cu dietilenglicol, cu trietilenglicol,etc; principiile de baza sunt aceleasi.

- Schema tehnologica a unei SUG folosind metoda absorbtiei 4. Instalatii industriale O instalatie de deshidratare prin absorbtie cu glicoli cuprinde: -echipament tehnologic de baza; -echipament tehnologic auxiliar; -echipament de regenerare si manipulare pentru glicoli. Echipamentul tehnologic de baza este reprezentat prin: coloane de absorbtie in contracurent si coloane de absorbtie in echicurent. Echipamentul auxiliar are ca principale piese: extractoarele de ceata; - schimbatoare de cadura; - pompe de glicol; - aparate si dispozitive de masura, control, reglare. Echipamentul de regenerare si manipulare pentru glicoli cuprinde ca piese principale: - reboilerul; striperul sau coloana de desorbtie; rezervoare de depozitare. Pentru regenerarea glicolilor se folosesc trei sisteme principale de operare : 1. sistemul deschis atmosferic 2. sistemul inchis atmosferic plus 3. sistemul sub vacuum Coloana de absorbtie Coloanele de absorbtie sunt vase cilindrice verticale, cu constructie interioara specifica, in raport cu diametrul lor.Cele cu diametru mare au, in interior, placi barbotoare, iar cele cu diametru mai mic au o umplutura paching din material ceramic, plastic sau sarma. Tipul in contracurent s-a dovedit cel mai eficace. Extractorul de ceata Poate retine tot glicolul antrenat, daca se opereaza in limitele vitezelor permise si tipul cu site de otel inoxidabil pare a fi cel mai eficace. Trebuie aleasa o distanta convenabila intre placa de sus si extractorul de ceata, spre a se preveni o depozitare excesiva de lichid pe extractorul de ceata. Schimbatoarele de caldura

Se folosesc mai multe tipuri de schimbatoare de caldura: tipul cu tub atmosferic cu aripioare; - tipul cu camera, cu gazul in exterior si glicolul in tub (gazele iesite se folosesc pentru racire); - o combinatie de tipul gaz exterior-glicol, atmosferic; - tipul cu racire interna gaz-glicol, intors, in forma de spirala, racit cu gazul care iese. Pompe de circulatie Cu ajutorul pompelor se circula glicolul intre instalatia de regenerare, care functioneaza la presiuni scazute si coloana de absorbtie care functioneaza la presiuni ridicate. Ele pot fi antrenate electric sau prin gaze, abur, glicol. Sisteme de regenerare Cele trei sisteme de regenerare a glicolilor prezinta unele avantaje si dezavantaje. Sistemul deschis atmosferic lucreaza la presiunea atmosferica cu respiratii. Adesea aerul introdus in acest sistem provoaca decolorarea glicolului si accelereaza coroziunea vaselor. Sistemul inchis atmosferic plus lucreaza la presiuni cu putin mai mari decat presiunea atmosferica, respiratiile facandu-se numai prin supape de siguranta, la cresterea presiunii peste cea programata. In sistemul sub vacuum, apa din solutie este extrasa din glicol la presiuni cu mult sub presiunea atmosferica.Cum punctul de fierbere al solutiei este mult scoborat la presiuni negative, se poate obtine un glicol foarte bine deshidratat.Necesita un echipament mai scump. Reboilerul,furnizeaza caldura necesara separarii printr-o simpla distilatie a glicolului de apa absorbita. Are forma unui cilindru orizontal care primeste solutia de glicol cu apa din coloana de absorbtie.Un tub focar intensiv transmite caldura la glicolul ce trebuie regenerat. Procesul de incalzire, controlat termostatic, este complet automatizat si poate fi incalzit prin flacara directa, abur, ulei fierbinte. Un flux termic excesiv concentrat pe o suprafata redusa va descompune glicolul si de-a lungul tubului trebuie sa se realizeze o distributie cat mai uniforma a flacarii. Supraincalzirile locale, in special acolo unde se pot forma saruri, va descompune

glicolul.Temperatura reboilerului trebuie verificata periodic cu un termometru etalon. Striperul sau coloana de desorbtie,pentru a recupera glicolii, amestecul de vapori de apa, hidrocarburi usoare si glicoli, este supus unui reflux corespunzator. Tipul striper cu aripioare, realizeaza racirea in raport cu conditiile atmosferice schimbatoare. O racire neindestulatoare, vara, va determina condensarea si un reflux slab care provoaca pierderi suplimentare de glicol. In conditii extreme, iarna, se produc condensari excesive, care produc supraincarcarea reboilerului. Rezervoarele de depozitare, folosite in instalatii datorita pierderilor neglijabile de glicoli. In rezervorul de depozit glicolul regenerat incepe sa se raceasca. O serpentina preincalzitoare, inecata, in rezervor, face un schimb avantajos de caldura intre glicolul cald si glicolul umed, mai inainte de intrarea acestuia in reboiler, astfel se reduce consumul de combustibil la reboiler. Constructii speciale, cu rol de completare a instalatiilor si care sunt rentabile in economiile de combustibil, de glicol si prin reducerea cheltuielilor de exploatare. 4. Operarea instalatiilor de absorbtie cu glicoli Performantele obtinute experimental vor putea fi obtinute si industrial numai daca unitatile de deshidratare au fost bine concepute, proiectate si construite; de asemenea sunt bine operate si intretinute. Efectul factorilor variabili Eficacitatea instalatiilor cu glicoli depinde de o serie de factori variabili, al caror efect trebuie determinat si bine cunoscut. Temperatura, daca nu are o valoare minima de operare de 10 C si variaza mai scazut sau mai ridicat conduce la ineficiente de lucru. Presiunea, prin scaderea sa ridica continutul de vapori de apa al gazului care intra in instalatie la temperatura constanta. Concentratia glicolului, are un rol important si cu cat este mai mare cu atat este mai eficace deshidratarea in

coloana de absorbtie.Gradul de deshidratare care se poate obtine cu o solutie de glicol de o anumita concentratie este indicat de cantitatea de apa extrasa in instalatia de regenerare. Ratia de circulatie a glicolului, influenteaza depresiunea punctului de roua a unui gaz saturat, cand numarul talerelor de contact si concentratia glicolului raman neschimbate.Ratia minima de circulatie care sa asigure un bun contact glicol-gaz este de circa 16,69 l, pentru fiecare kg de apa ce trebuie extrasa, iar ratia maxima de circa 58,42 l. Operarea echipamentului de baza si auxiliar Cele mai multe dificultati de operare se datoresc defectelor mecanice, mentinerea intregului echipament al unitatii de deshidratare, intr-o perfecta stare mecanica, a devenit o necesitate primordiala. Scruberul de la intrare.Eficacitatea lui va fi asigurata cand este corect dimensionat, in raport cu volumul de impuritati solide si lichide, pe care trebuie sa le retina;controlat si verificat periodic;incarcat numai pana la capacitate nominala(supraincarcat, va lasa o parte din impuritati sa patrunda in instalatie;protejat contra inghetului. Coloanele de absorbtie. Talerele trebuiesc mentinute intro perfecta stare de curatenie, evitandu-se infundarea acestora sau a incarcaturii care vor produce spumari puternice, realiza contacte limitate intre gaz si glicol, obtine puncte de roua mai ridicate, majora pierderile de glicol. La punerea in functiune si oprirea instalatiilor trebuie respectate unele instructiuni pentru a se evita problemele de ordin mecanic(pierderi glicol, ineficacitate de deshidratare). Sriperul.Are in mod obisnuit, un condensator cu aripioare sau o serpentina asezata in virf, pentru a condensa vaporii si a recupera glicolul antrenat prin distilare fractionata. Printr-o operare necorespunzatoare pot aparea numeroase deranjamente. Spumarea solutiei, in general, se datoreste: miscarii excesive a patului, pulverizarii sau spargerii incarcaturii in coloana; murdariile incarcaturii, prin depuneri de saruri sau de hidrocarburi gudrunoase.

La ratii de circulare joase este posibil ca glicolul bogat sa se canalizeze prin incarcatura din coloana; contactul glicol-gaz, se va reduce simtitor din cauza acestor canalizari; remediu este montarea unei placi distribuitoare exact sub conducta de alimentare cu glicol bogat. Antrenarile puternice de hidrocarburi lichide, in circuitul glicolilor provoaca serioase deranjamente. Gazul de stripare. Pentru obtinerea unor concentratii foarte mari de glicoli, pentru realizarea de puncte de roua foarte scazute se folosesc gazele de stripare, intr-o sectiune incarcata, verticala, situata intre reboiler si rezervorul de acumulare sau depozitare a glicolului. Glicolul de la reboiler curge in jos prin sectiunea incarcata si face contact cu gazul de stripare spre a-i extrage excesul de apa. Se mai foloseste si o stropitoare cu glicol, situata in gazul de stripare sub tuburile focare, substituind sectiunea incarcata. Separatorul glicol-gaz, montat in circuit intre pompa si serpentina de incalzire a glicolului, este un echipament facultativ cu rol de a recupera gazele evacuate de la pompele actionate cu glicol si hidrocarburile gazoase din glicolul bogat, care pot fi folosite ca gaze de stripare sau combustibil la reboiler. Colectorul distilat este facultativ si se monteaza in fata striperului cu rol de a extrage hidrocarburile lichide nedorite, condensate in coloana de absorbtie sau antrenate de gazele care intra in coloana. Camasa (perna) de gaz Gas blanket previne contactul dintre aer si glicol, in reboiler si in rezervoarele de depozitare, prin suflarea unei cantitati mici de gaz de joasa presiune, pentru a preveni descompunerea glicolului printr-o oxidare lenta. Coloana de regenerare sub vacuum, facultativ, pentru o distilare sub vacuum care adinceste extractia apei din glicol. 5. Fenomene secundare ale absorbtiei Solutia de glicol, mai ales, ridica o serie de probleme ca efecte secundare care vor fi prezentate mai jos: Oxidarea. In prezenta oxigenului, glicolii se vor oxida repede formand acizi organici corozivi. Pentru prevenire,

vasele folosite vor fi inchise cu perne de aer spre a tine aerul in afara sistemului. Se mai folosesc si inhibitori. Descompunerea termica. La temperaturi ridicate in sistem, generale sau locale (peste temperatura de descompunere) glicolii se vor descompune in compusi organici corosivi. Controlul pH-ului. Coroziunea creste in intensitate repede, cand pH-ul glicolului scade.Acizii organici rezultati din oxidarea glicolilor, produsele de descompunere termica sau gazele acide, continute in gazele brute, sunt agenti corozivi puternici. PH-ul glicolului trebuie mentinut in domeniul bazic( la un nivel de siguranta de 7,3), prin neutralizarea compusilor acizi cu borax, etanolamine sau alte chimicale alcaline. Glicolul trebuie sa fie diluat cu apa distilata (50:50) si pH-ul nu trebuie sa depaseasca valoarea de 8 8.5 pentru ca solutiile bazice devin spumante si emulsionante. Contaminarea cu saruri. Depozitele de saruri acide accelereaza coroziunea echipamentului, reduc transferul de caldura in tuburile reboilerului, denatureaza citirile densitatii solutiilor de glicol-apa. Cand s-au format aceste saruri, ele pot fi eliminate in produse aglomerate sau sub forma de ceata fina. Contaminarea cu hidrocarburi. Hidrocarburile lichide, antrenate de gazul care intra sau cele condensate in coloanele de absorbtie, intensifica spumarea si degradarea glicolilor, sporesc pierderile de glicol. Pot fi extrase prin absorbtie in ulei sau prin paturi de carbuni activi. Depuneri de produse abrazive.Particule solide care se acumuleaza adeseori impreuna cu particule de hidrocarburi gudroase, raman in suspensie, iar cand se acumuleaza in cantitati mai mari, incep sa se depuna, formand o guma neagra, aderenta si abraziva, care produce coroziuni in instalatie. Prevenirea de asemenea depuneri se face printr-o buna filtrare. Formarea spumei. Prin spumare:- pierderile de glicol sporesc; capacitatea si eficacitatea instalatiei se reduc; contactul dintre gaze si solutia de glicol devine mai slab. Produc si intensifica spumarea: - hidrocarburile lichide, sarurile, inhibitorii de coroziune, substante solide in stare

fina. La acestea se mai adauga si o turbulenta excesiva, viteze de contact lichid-vapori ridicate. Spumarea mecanica sau chimica poate fi prevenita prin: - curatirea eficace a gazului mai inainte de a intra in contact cu solutia de glicoli - filtrarea corespunzatoare a solutiei de glicol in circuite - folosirea de antispumanti. Cantitati exagerate de antispumanti intensifica spumarea. Introducerea de antispumanti se va face numai dupa repetate incercari de laborator, deoarece prezinta o serie de dificultati. Filtrarea solutiei de glicoli. Impuritatile solide mai mari de 5 microni trebuie sa fie retinute de filtre, pentru a preveni spumarea si obturarea.Se monteaza, de obicei, pe circuitul de glicol bogat, dar uneori si pe circuitul de glicol sarac. Se mai folosesc in scop de filtrare si doua coloane de carbuni activi, care pot functiona in serie si paralel, cu posibilitati de spalare a patului incarcat prea mult. Pierderile de glicoli, constituie o problema importanta, care duce la cheltuieli suplimentare de exploatare.Pentru a inlatura pierderile prin vaporizare, pierderile prin antrenare si pierderile mecanice, se folosesc diferite mijloace. Prin racire corespunzatoare, a glicolului sarac, mai inainte de intrarea in coloana de absorbtie, pierderile prin evaporare se reduc. Un extractor de ceata la virful coloanei de absorbtie, extrage si retine glicolul antrenat. Viteze excesive ale gazului ca si spumarea glicolului, in coloana sporesc cu mult pierderile.Pierderile de glicoli prin vaporizare in striper, se reduc simtitor, printr-o buna condensare a glicolului. Scaparile mecanice pot fi reduse prin mentinerea in buna stare a pompei, ventilelor, etc. Verificarea si controlul solutiei de glicoli. Mijloace de informare si control auditiv, vizual si analitic corespunzatoare, permit detectarea si aprecierea pierderilor de glicoli, a spumarii, a coroziunii, a descompunerilor termice, a oxidarii, si a altor probleme de operare. 7.Injectia de glicoli

Reducerea continutului de apa si de hidrocarburi din gazele naturale, prin condensare si separare la temperaturi joase s-a dezvoltat in ultimul timp prin mai multe procedee industriale. Cand gazul se afla la presiuni ridicate, prin destinderea lui la presiuni joase se asigura frigoriile necesare reducerii temperaturii de operare. Daca sursa de gaz se afla la o presiune mai redusa se pot obtine temperaturi joase prin refrigerare mecanica sau prin absorbtie cu NH3. In ambele cazuri s-ar putea sa fie necesar sa se raceasca gazul pana la temperaturi situate in zona de formare a criohidratilor. Prin utilizare de inhibitori de criohidrati se pot obtine extractii mai adinci de vapori de apa si de hidrocarburi din gazele naturale. Etilenglicolul si dietilenglicolul sunt cei mai utilizati inhibitori in tehnica prevenirii criohidratilor. Mecanismul procesului de injectie. Printr-un scrumber trece gazul umed, unde se retine si elimina apa libera si hidrocarburile lichide. Glicolul sarac este injectat mai inainte ca gazul sa treaca prin schimbatorul de caldura si prin separatorul de caldura joasa. Condensatul, un amestec de hidrocarburi, glicol si apa, se separa in separator, in hidrocarburi si glicol-apa. Hidrocarburile sunt trimise la un tanc de depozitare sau la o instalatie de fractionare. Glicolul bogat in apa, este filtrat si apoi introdus in reboiler unde se elimina apa prin distilatie fractionata; apoi solutia de glicol reconcentrata este introdusa din nou in circuitul de injectii. Sistemul de injectii. Glicolul este injectat in curentul de gaze si circula impreuna cu gazele un anumit timp pentru a realiza un bun contact gaz-glicol. Un bun rezultat s-a constatat prin pulverizarea fina a glicolului prin duze, direct prin placile tubulare, decat la cele prin injectie deasupra schimbatorului de caldura. Performantele duzei sunt influentate de densitatea si viscozitatea glicolului injectat; presiunea de lucru din instalatie. Turbulenta gazului poate deranja aspectul

jetului. Se monteaza filtre mici deasupra fiecarei duze pentru a se evita obturarea lor. Prevenirea diluarii si contaminarii glicolului. Pentru prevenirea diluarii cu apa sarata si a contaminarii cu impuritati a glicolului, sarcina este preluata de catre scruberul de la intrare, care trebuie sa extraga si sa retina aceste impuritati. Daca, totusi, diluarea s-a produs se va spori ratia de circulatie a glicolului, se va ridica temperatura la reboiler. O diluare excesiva poate duce si la inghetarea solutiei. Prin injectia glicolului intr-o ceata foarte fina, pericolul de inghetare este mult redus. Scruberul de la intrare trebuie sa retina si compusii parafinosi care pot congela. Concentratia si viscozitatea glicolului trebuie urmarita atent. Separarea glicolului de hidrocarburi. Separarea glicolului de hidrocarburi trebuie sa fie cat mai completa pentru ca o separare incompleta duce la pierderi sporite de glicol si hidrocarburi, reduce capacitatea instalatiei. Un timp de raminere in separator neconvenabil genereaza dificultati mari cum ar fi: - glicolul antrenat de hidrocarburi, sporeste pierderile si contamineaza produsul final al instalatiei - hidrocarburile retinute in solutia de glicol, vor distila in reboiler, vor spori pierderile si contaminarea glicolului si vor genera si alte probleme de operare - lichidele care ies o data cu gazele necondensate pot opri instalatia. Separarea solutiilor de glicol cu apa, de hidrocarburi este determinata de mai multe variabile, dintre care cele mai importante sunt: viteza de separare, gazele dizolvate in glicol, criohidrati, nivelul de separator care nu trebuie sa depaseasca - din inaltimea utila,ecranarea separatorului,spumarea sau emulsionarea, evacuarea glicolului, separarea glicolului si a hidrocarburilor la temperaturi joase, separatorul auxiliar sau un rezervor de eliberare a produselor usoare. Filtrarea si alte operatii specifice absorbtiei cu glicoli, pot fi aplicate si injectiei de glicoli pentru prevenirea formarii criohidratilor in conductele de transport.

Instalatii industriale de deshidratare prin injectie de glicoli si alte tipuri reprezentative. Instalatii de deshidratare a gazelor naturale prin injectie de glicoli, cu sau fara racire, se impun prin simplitatea si economicitatea lor. Exista si alte tipuri de instalatii, cu anumite elemente mecanice constructive sau functionale care au contribuit atat la marirea eficacitatii cat si la obtinerea unor indicatori economici din ce in ce mai rentabili.

Bibliografie Grigorescu D. : Deshidratarea gazelor naturale,Editura tehnica, Bucuresti 1971, pag. 193 232

Pavlovschi N. : Producerea gazelor naturale, cursMasterat 2004/2005

Producerea gazelor natuarle

Tema referat: Deshidratarea gazelor naturale in campurile de gaze prin procedeul de absorbtie

Masterant : Matei Emilian-Ovidiu