MINICURSO MINICURSO

PROCESSAMENTO DE GPROCESSAMENTO DE GÁÁS S

NATURALNATURAL

Profº: Walmir Gomes dos SantosEngenheiro de Processamento Sênior

MAIO / 2012

UFPETRO

� Definições usuais

� Contaminantes do gás natural

� Composições típicas

� Características gerais

� Propriedades físico-químicas

� Equivalência energética

� Vantagens de utilização

� Desenvolvimento das reservas nacionais

� Especificação técnica ANP

� Aplicações típicas

� Áreas de utilização

ESTRUTURA DE TESTRUTURA DE TÓÓPICOS:PICOS:

CONCEITOS BÁSICOS SOBRE GAS NATURAL

� Objetivo

� Produtos gerados

� Estrutura das unidades de processamento

� Escolha do processo termodinâmico

� Tipos de unidades de processamento

- Efeito Joule-Thomson (JT)

- Processo de refrigeração Simples (RS)

- Processo Absorção Refrigerada (AR)

- Processo Turbo-Expansão (TE)

� Unidades de processamento de gás natural no Brasil

PROCESSAMENTO DE GÁS NATURAL

ESTRUTURA DE TESTRUTURA DE TÓÓPICOS:PICOS:

MATRIZ ENERGÉTICA MUNDIAL

Estrutura da oferta de energia - Fonte: BEN / MME - Balanço Energético Nacional 2011

(*) Renováveis: biocombustíveis, óleos de origem vegetal

21,1%

27,0%

5,8%

2,2%10,0% 0,7%

33,2%

petróleo

gás natural

carvão

nuclear

hidráulicarenováveis outras fontes

MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA

Estrutura da oferta interna de energia - Fonte: BEN / MME - Balanço Energético Nacional 2011

14,0%

1,4% 5,2%

4,0%

9,7%

37,6%

10,3%

17,8%petróleo

derivados da cana

lenha

hidráulica

outras fontes

nuclear carvãogás natural

OFERTA DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL

Estrutura da oferta de energia elétrica - Fonte: BEN / MME - Balanço Energético Nacional 2011

Oferta Interna de Energia Elétrica por Fonte

Termelétricas

a gás

Reservatório - Produção de Fluidos

Rocha Capeadora

Gás

Óleo

ÁguaReservatório RochaGeradora

Jazidas de hidrocarbonetos:

- distribuição 3 camadas: óleo, água e gás

- diferenças de densidades

- sem fronteiras definidas entre camadas

Mistura de hidrocarbonetos de baixa massa molecular

DEFINIÇÃO DE GÁS NATURAL

CARACTERIZAÇÃO DO GÁS NATURAL

Função da química orgânica formada por moléculas compostas

apenas por átomos de carbono e hidrogênio (moléculas apolares)

Metano CH4

Etano C2H6

Propano C3H8

Butano C4H10

H

H - C - H

H

FUNÇÃO HIDROCARBONETO

Alcanos: Fórmula Geral CnH(2n+2) C

H

H

C

H

H

C

H

H

... ...

(2)

Produz óleo + gás associado

• Gás separado a baixa pressão

• Alto teor de pesados (riqueza alta)

• Poços mais complexos

GÁS ASSOCIADO

ggáás livres livre

ggáás ems emsolusoluççãoão

reservatreservatóório produtorrio produtor de de óóleoleo

O gás associado pode ser mais ou

menos rico

(ter maior ou menor

presença de

hidrocarbonetos de

maior massa molar)

Produz gás não associado

• Produzido sem a presença de petróleo

(poços produtores de gás)

• Produção em alta pressão

• Apresenta baixo teor de pesados

• Praticamente metano puro

Gás não associado: Interrupção da produção não impacta a produção de óleo

GÁS NÃO ASSOCIADO

ggáás livres livre

reservatreservatóório produtor de grio produtor de gááss

Pode ser uma camada bastante

fina, composta por óleo muito

leve

Gás em Solução

10/82

ASSOCIAÇÃO A HETEROÁTOMOS

ENXOFRE (S) : H2S, MERCAPTANS (RSH)

OXIGÊNIO (O) : H2O, CO2, FENÓIS, AC. ORGÂNICOS

NITROGÊNIO (N) : AMINAS, AMIDAS, NO2

CONTAMINANTES DO GÁS NATURAL

HETEROÁTOMO:

Átomo diferente de carbono e hidrogênio, constituindo moléculas diferenciadas, não pertencentes à função hidrocarboneto

CONCEITO DE CONTAMINANTE

(2)

CLASSIFICAÇÃO: inertes; gases ácidos; vapor d’água

COMPONENTES

GÁS

ASSOCIADO (% molar)

GÁS NÃO

ASSOCIADO(%molar)

GÁS

PROCESSADO (%molar)

N2 0,7 1,4 1,3

CO2 0,7 1,3 0,6 C1 76,0 92,0 89,0 C2 12,0 3,7 8,7 C3 7,0 1,3 0,4 C4 3,0 0,2 - C5 0,4 0,1 - C6 0,1 traços - C7+ 0,1 traços -

7% < R < 12% R < 2% R < 0,5%

COMPOSIÇÕES TÍPICAS

(1)

Riqueza do

gás natural

Processamento em UPGN

• Mais leve que o ar; (Se dispersa rapidamente)

• Temperatura de ignição entre 593ºC e 704ºC

• Alta estabilidade de chama;

CARACTERÍSTICAS GERAIS

• Maior relação H/C (4:1); (Queima limpa com baixa emissão de poluentes)

• Característica antidetonante (aceita altas taxas de compressão)

• Menor formação de depósitos; (maior duração do lubrificante, menor

desgaste do motor)

• Faixa de inflamabilidade estreita; (utilização muito segura)

(Inflamável somente entre os limites de 5 a 15 % de mistura com ar)

- Poder Calorífico Superior (PCS): 9400 Kcal/m3 (água formada no estado líquido)

- Poder Calorífico Inferior (PCI): (água formada no estado gasoso).

Diferença PCS - PCI: Entalpia de condensação da água

- Densidade Relativa (ρ): Massa do gás por massa de ar seco

- Índice de Wobbe (IW): IW = PCS / √ ρ

Energia disponibilizada em um sistema de combustão por um orifício injetor. Dois gases diferentes, com mesmo IW disponibilizarão a mesma quant. de energia

- Poder anti-detonante: Capacidade do combustível resistir a pressão sem detonar (resiste a taxas de compressão de 1:16)

- Número de Metano (NM): Capacidade anti-detonante do gás natural (valores mais usuais: 79 a 80)

- Ponto de Orvalho: temperatura que ocorre a formação da primeira gota de líquido quando o gás é resfriado ou comprimido

PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS

(1)

• Melhorar da qualidade do ar (*), queima isenta de resíduos e baixo teor de enxofre;

• Redução de custos e a racionalização energética, aumento da eficiência de processos industriais através da cogeração;

• Melhor qualidade na fabricação de produtos, estabilidade dos processos produtivos (cerâmica, vidros, alimentos);

• Redução de manutenção de equipamentos, custos operacionais e redução de estoques (menor imobilização financeira);

• Diversificação das fontes de energia, maior autonomia energética, segurança no abastecimento.

VANTAGENS DE UTILIZAÇÃO

15/82

REDUÇÕES DE EMISSÕES COM O USO DO GÁS NATURAL (*)

Material particulado -80.8%

SO2 -99%

SO3 -100%

CO -49.4%

CnH2n+2 -54.2%

NOx -47.2%

(*) comparando com o óleo combustível

Desenvolvimento das reservas brasileiras de gás natural

produção consumo 17/82

BACIA DE CAMPOS (RJ)

Campo de MANATI (BA)

FPSOFPSO

AliviadorAliviador

FPSOFPSO

Escoamento de Óleo

UEP

Sistema de Coleta

Pólo Cacimbas

Gasoduto para o PLEM

Poços

MMóódulo ldulo lMMóódulo lldulo ll

AliviadorAliviador

LDA: 1440 m

Campo de GOLFINHO (ES)

Unidade deTratamento de Gás

UTGC

67

m

52,5 km

18 pol

PPER-1

Campo de PEROÁ & CANGOÁ (ES)

133km

Taubaté - SP

Região de

Caraguatatuba - SP

UTGCA

172m22 km

ManifoldGASODUTOGASODUTO

MEXILHÃO / CEDRO

≅≅≅≅ 500m

Campo de Mexilhão/Cedro (SP)

Campos satélites: Uruguá; Tambaú

NOVOS CAMPOS DE GÁS NATURAL

� Campo de Tupi:

� Campo de Júpiter:

� Campo Carioca:

� Campo Bem-Te-Vi

� Campo de Caramba:

� Campo de Parati:

• Parque das Conchas

• Parque das Baleias

O PRO PRÉÉ--SALSAL

ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA DO GÁS NATURAL

A RESOLUA RESOLUÇÇÃO ANP n. 16ÃO ANP n. 16

de 17/06/2008de 17/06/2008

ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA VIGENTE PARA COMERCIALIZAÇÃO DE GÁS NATURAL NO TERRITÓRIO BRASILEIRO

Resolução ANP n. 16

25/82

BALANÇO DO GÁS NATURAL

Fonte: Relatórios sobre Gás Natural da PETROBRAS

Base: 2011

Fonte (m3 * 106/d)

Produção nacional: 65,0

reinjeção 11,0queima 4,7consumo E&P 10,1consumo transporte 2,6absorvido (GLP/C5+) 3,5consumo total 31,9

Gás nacionaldisponibilizado p/ venda

Importação:Bolívia 27,2GNL 1,6consumo no transporte 1,0

Oferta de gás importado 27,8

Oferta total : 60,9

33,1

(milhões de metros cúbicos por dia)

UTILIZAÇÃO

(1)

UTILIZAÇÃO DO GÁS NATURAL POR SETOR

Fonte: BEN / MME - Balanço Energético Nacional - 2011

Comercial: 2%

Domiciliar: 2%

Veicular: 11%

Industrial: 45%

Térmico: 25%

Refino: 11%

Fertilizante: 4%

APLICAÇÕES TÍPICAS

Uso automotivo

Comércio

Uso industrial

Geração de energia elétrica

Domiciliar

termelétricasGNV

Fogões

aquecedoresFornos

secadores

turbinas

motores a explosão

- Indústrias de Petróleo: Injeção de gás em reservatório, utilização em caldeiras, fornos, turbo-geradores e turbo-compressores, desaeradores (água de injeção), stripping gas;

- Matéria Prima: Redutor siderúrgico, processos de transformação química (indústria petroquímica), produção de polímeros (polietileno), produção de gás de síntese, produtos de segunda geração;

- Domiciliar: Aquecimento de água e ambientes (reduz consumo elétrico), substituição do GLP;

- Setor de Transporte: Substituição do diesel, álcool e gasolina;

- Setor Energético: Geração de energia elétrica em Termelétricas a gás (menor impacto ambiental) utilizando ciclo combinado;

- Comércio: Cogeração com geração de energia elétrica e água gelada para sistema de ar condicionado em shoppings.

APLICAÇÕES TÍPICAS

(1)

(novo desafio: fábricas de fertilizantes – produto estratégico de interesse nacional)

UTILIZAÇÃO DE GÁS NATURAL

Exemplos de utilização de gás natural pela industria

Matéria prima para produção de plásticos

• Polietilenos

• Polipropilenos

Matéria prima para produção de compostos químicos

• Gás de síntese

• Metanol

• Uréia

• Formaldeído

• Ácido acético .....

30/82

Produção de resinas poliméricas

Exemplo de uso como matéria prima - produção de polietilenos

Etano

separadoProdução de gás natural

Processamento de gás natural

Pirólise do etano

Reação de Polimerização

Produção de polietilenos de diversas densidades

C3 / C4 C5+

C1

C2

(produção

de etileno)

Projeto Cabiúnas – Suprimento de etano/propano para o Pólo Gás Químico do Rio de Janeiro

PRODUÇÃO DE GÁS DE SÍNTESE

CATALIZADOR À BASE DE NÍQUEL

CH4 + H2O CO + 3 H2

CO + H2O CO2 + H2

Rota do metano para geração do gás de síntese:

Reações de equilíbrio

Utilizado para produção de compostos químicos

Rota para a aplicação de tecnologia GTL (Gas to Liquids)

Produção de frações líquidas, a partir do gás natural (alto valor agregado)

Gás natural

vapor

PROCESSO FISCHER TROPSCH

H2 ; CO

• GAS COMBUSTÍVEL

• NAFTA

• QUEROSENE

• DIESEL

• PARAFINA

• ÓLEO LUBRIFICANTE

Produção de combustíveis líquidos

Planta de separação

Vaporização

Geração de gás de síntese

Purificação do gás de

síntese

Reação de Fischer-Tropsch

SeparaçãoTratamento

gás natural

água

ar

vapor

O2 oxidação parcial

reforma

PRODUÇÃO DE METANOL

CATALIZADOR: (Cu + óxido de zinco e alumínio)

CO + 2 H2 CH3OH + ENERGIA

CO2 + 3 H2 CH3OH + H2O + ENERGIA

Gás natural metanol (formaldeídos, ác. Acético, dimetil,éter …

Metanol é a base de outro segmento da industria de GTL (para produção de compostos orgânicos oxigenados)

Produção de metanol, a partir do gás de síntese

CATALIZADOR: (Óxido de ferro em base de alumina)

Produção de amônia e uréia, a partir do

gás de síntese

H

H

H

H

C

O

N NN2 + 3 H2 2 NH3 + ENERGIA

CO2 + 2 NH3 NH2 CO NH2 + H2O

Reações de formação

PRODUÇÃO DE FERTILIZANTES - AMÔNIA / URÉIA

35/82

Fe metal

gás natural Fe2O3

3CO + Fe2O3 3CO2 + 2Fe

3H2 + Fe2O3 3H2O + 2Fe

Utilização do gás de síntese como redutor siderúrgico

reações de redução do minério de

ferro

CH4 + H2O H2 + CO

REDUTOR SIDERÚRGICO

A USIBA, localizada em Aratú – Ba, usa o gás de síntese como redutor siderúrgico

gás natural gera o gás de síntese

• A utilização do conjunto turbina a gás / turbina a vapor no ciclo combinado resulta na conversão mais eficiente da energia do combustível em potência elétrica

• Os gases quentes de combustão da turbina a gás geram vapor na caldeira de recuperação, para utilização na turbina a vapor

1a. turbina

2a. turbina

Energia gerada na turbina a

gás

Mais Energia gerada

na turbina a

vapor

CICLO COMBINADO

GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

Admissão de ar

Recuperação 30%

recuperação: 30%

Gás natural

• Cogeração é a geração seqüencial de energia elétrica ou mecânica e de energia térmica (calor ou ‘frio’) através de uma única queima de combustível

• Na cogeração aproveita-se o potencial energético existente nos gases resultantes da queima de um combustível (alta temperatura) para geração de trabalho e energia térmica

Geração de água gelada

para circuitos de

refrigeração

Geração de energia elétrica

Utilização de vapor e água quente no processo produtivo

ou calor para aquecimento de correntes do processo

PROCESSOS DE COGERAÇÃOGÁS NATURAL

� PROCESSAMENTO PRIMÁRIO DE GÁS NATURAL

(condicionamento para escoamento)

PROCESSAMENTO DE GÁS NATURAL

� PROCESSAMENTO DE GÁS NATURAL

- Etapas do processamento primário

- Tecnologias utilizadas

- Produtos gerados no processamento de gás natural

- Escolha do processo termodinâmico

- Tecnologias utilizadas

- Tratamento dos principais produtos

- Unidades existentes

� UNIDADES DE PROCESSAMENTO DE GÁS NATURAL

Produçãodo gás natural

Condicionamentodo gás natural

Transferência do gás natural

Processamentodo gás natural

Transportedo gás natural

Distribuição do gás natural

MACROFLUXO GERAL

Área de produção

UPGNs

Entrega aosConsumidores

Gasodutos de transferência

Gasodutos de transporte

A MOVIMENTAÇÃO DO GÁS NATURAL

Transferência

de custódiaTransferência

de custódia

Transferência

de custódia

Propósito específico

Propósito geral

utilização

reservatório

O caminho do gás do reservatório até a sua utilização final

PE

40/82

Cabe aos centros processadores, a tarefa de especificar o gás natural conforme definido na Resolução da ANP n. 16, para possibilitar a sua entrega às Cias. distribuidoras e essas, aos clientes finais

Garantir as condições de qualidade mínimas do gás, visando realizar a transferência do mesmo de forma eficiente e segura, das áreas de produção até os centros processadores, evitando problemas como formação de hidratos, corrosão, ação de compostos agressivos e perigosos ao contato humano.

OBJETIVO DO PROCESSAMENTO PRIMÁRIO

1

produção

Separaçãoprimária

Depuração Compressão

Exportação

Consumo interno

Remoção de Hg

Reservatório

Desidratação

DessulfurizaçãoRemoção CO2

Manipulação local

Injeção Prod. químicos

ou

utilização

convencional

(escoamento

via gasoduto)

LGNe. elétricacomb. líquidosgás comp.

gás lift

injeção de gásdisponibilização do gás para aproveitamento

ETAPAS DO CONDICIONAMENTO DE GAS NATURAL

Processamento (UPGN)

consumo da unidade de produção

condicionamento de gás natural

Gás especificado

(Entrega ao

mercado)

separador de produção trifásico

produção

GGáás s úúmidomido

ÁÁgua oleosagua oleosa

óóleoleo

Gás+

Óleo+

água

ETAPA SEPARAÇÃO PRIMÁRIA

6

aquecimentoPlaca defletora Eliminador de

névoa

“bota” de separação

liq-liq

chicanas

SeSeçção ão entradaentrada

SeSeçção ão crescimentocrescimento

SeSeçção ão precipitaprecipitaççãoão

SeSeçção ão drenagemdrenagem

líquido

Gás depurado

Gás úmido

Eliminador de névoa

Placa defletora

Controle de pressão

Controle de nível

ETAPA DEPURAÇÃO

4

ELIMINADORES DE NÉVOA

Tipo WIRE MESH

Tipo TP VANE

45/82

Reações de neutralização dos compostos ácidos do gás natural

Neutralização do H2S: 2 (HOC2H4NH2) + H2S ↔ (HOC2H4NH3)2S

Neutralização do CO2: 2 (HOC2H4NH2) + CO2 + H2O ↔ (HOC2H4NH3)2CO3

Reações reversíveis por ação de calor

MEA (base)

Compostos ácidos do GN

Sais instáveis

+ =

Vantagens da neutralização com aminas reversibilidade das reações

DESSULFURIZAÇÃO E REMOÇÃO DE CO2 COM MEA

Este processo utilizado para dessulfurização também serve para remoção de CO2

UNIDADE DE MEA - ESQUEMÁTICO

Gás doce

Solução de MEAregenerada

recheio

Regeneração

da MEA

MEA + prod. neutralizados

H2S e CO2

Gás ácido

Vapores com H2S & CO2

calor

Lavagem do gás com solução de monoetanolamina em ciclo fechado

O calor regenera a MEA

A FORMAÇÃO DE HIDRATOS

PRINCIPAL PROBLEMA DO GÁS NATURAL DURANTE A TRANSFERÊNCIA

E PROCESSAMENTO DO MESMO

Ocorrência de hidrato: TRANSFERÊNCIA

canhão recebedor de gasoduto

Ocorrência de hidrato: PROCESSAMENTO

válvula de controle de nível de unidade de

processamento de gás natural

MAS ... O que é o hidrato??3

• Processo de solidificação (congelamento)

• Moléculas de água dão rigidez à estrutura

Descrição física:

DESCRIÇÃO DE HIDRATOS

• Moléculas de metano,

etano e propano ficam

presas nas “armadilhas” ou

cavidades (chamadas traps)

formadas pela estrutura

rígida de água na fase sólida

Trap

Fatores que favorecem a formação de hidratos:

� Baixa temperatura

� Alta pressão

� Presença de água (separada ou em equilíbrio)

� Baixo teor de pesados

� Presença de sólidos particulados (sal, óxido de ferro...)

� Tempo de residência longo (escoamento a grande distância)

FATORES RELEVANTES PARA A FORMAÇÃO DE HIDRATOS

Locais prováveis de formação:

• Pontos de mudança de direção de fluxoAcúmulo de

cristais “sementes”

50/82

Hidrato: gelo que “queima”

Experiência com hidrato

ETAPA DESIDRATAÇÃO

Objetivo:

A função da desidratação do gás natural é especificar o teor de umidade do gás tratado para fins de escoamento para terra, gás lift e gás combustível, evitando a formação de hidratos nestes sistemas.

Processo utilizado:

Utilização de um agente desidratante por ação de contato físico entre as fases.

ETAPA DESIDRATAÇÃO - ESQUEMÁTICO

Vapor d’água em equilíbrio

Lavagem do gás com TEG para retirada de água

processo de adsorção física

Gás seco

TEG + água absorvida

Gás úmido

Solução de TEGregenerada

recheio

Regeneração

do TEG

Vapores de H2O

calor

� Especificar o gás natural para venda, conforme a Resolução n. 16 da ANP

OBJETIVOOBJETIVO

PROCESSAMENTO DE GÁS NATURAL

• Separar os componentes do gás natural em produtos de utilização específica

• Incorporar maior valor agregado aos produtos

• Adequar o ponto de orvalho do gás para fins de escoamento e venda ao consumidor final

REFINARIA DE PETRÓLEO

UPGN UPGN

Petróleo

Gás

Produtos especificados para consumo

Produção&

Separação

ESTRUTURA DO PROCESSAMENTO DE GÁS NATURAL

55/82

H2ON2

CO2

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8...

Cn

PROCESSAMENTOPROCESSAMENTO

N2

CO2C1

C3

C4

C5

C6

C7

C8...

Cn

H2O

COMPONENTES PROCESSAMENTO

GÁS NATURAL (SEPARAÇÃO) FRAÇÕES PRODUTOS

C2

.........GÁS ESPECIFICADO

.........ETANO PETROQUÍMICO

.........GÁS LIQUEFEITO DEPETRÓLEO (GLP)

............GASOLINA NATURAL(C5+)

H2S

PRODUTOS GERADOS EM UPGNs

Separação de contaminantes

GNSISTEMA DE SISTEMA DE GERAGERAÇÇÃOÃODE FRIODE FRIO

SISTEMA DE SISTEMA DE SEPARASEPARAÇÇÃOÃO

DE PRODUTOSDE PRODUTOS

SISTEMA DE SISTEMA DE TRATAMENTO DE TRATAMENTO DE

CARGA E CARGA E PRODUTOSPRODUTOS

SISTEMAS SISTEMAS AUXILIARESAUXILIARES

Liquefação EspecificaçãoFracionamento

Produtosgerados

CONFIGURAÇÃO BÁSICA

Uma UPGN padrão

Área fria:Alta pressão

Baixa

temperatura

Área quente:Baixa pressão

Alta temperatura Áreas de apoio:Armazenamento de

produtos

Geração de facilidades

Diferença:Processo

Termodinâmicoutilizado

Influencia os tipos de produtos gerados

2

Processos termodinâmicos utilizados em unidades de processamento de gás natural:

• Efeito Joule-Thomson

• Refrigeração simples

• Absorção refrigerada

• Turbo-Expansão

• Processos combinados

TECNOLOGIAS UTILIZADAS

ITENS RELEVANTES:

• Qualidade do Gás Residual requerida

• Vazão de gás natural disponível

• Produtos requeridos

• Proximidade de centros consumidores

• Viabilização econômica

• Tempo de retorno do capital investido

ESCOLHA DO PROCESSO

(viabilização econômica do projeto)

Características principais:

• Expansão isentExpansão isentáálpicalpica (∆H = 0)

• Baixa eficiência

• Baixo nível de recuperação de propano

• Muito baixo investimento

• Por ser muito simples, é de muito rápida instalação

• Utilizado de forma a antecipar projetos definitivos mais elaborados

• Normalmente aproveita equipamentos existentes

• Utilizado em campos de produção pequenos e/ou isolados

PROCESSO JOULE-THOMSON

60/82

Um estágio de equilíbrio

COMPRESSÃOINICIAL

SEPARAÇÃOEXPANSÃO

FRAÇÕESPESADAS

GN

RESFRIAMENTO

GÁS SECO

UNIDADE UTILIZADA PARA ACERTO DE PONTO DE ORVALHO

(∆P)

Condensado+

vapor

opcional

PROCESSO JOULE-THOMSON - ESQUEMÁTICO

Disponibilizado para transporte e venda

LC

PIC

Ocorre vaporização durante o aquecimento

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS

– DESIDRATAÇÃO DO GÁS NATURAL (necessário)

– ABAIXAMENTO DE TEMPERATURA DO GN

– UTILIZAÇÃO DE FLUIDO REFRIGERANTE

– CICLO DE REFRIGERAÇÃO A PROPANO

– ETAPAS DO CICLO

– Compressão– Condensação– Expansão– Evaporação

– BOM NÍVEL DE RECUPERAÇÃO DE C3

– MÉDIO INVESTIMENTO

PROCESSO REFRIGERAÇÃO SIMPLES

RESFRIAMENTOSEPARAÇÃO

GLICOL

C3

GÁS SECO

FRACIONAMENTO

GÁSNATURAL

GÁS NATURALREFRIGERADO

GLP

LGNC5+

L+V

Recuperação de energia

SEPARAÇÃOLÍQUIDO

PROCESSO REFRIGERAÇÃO SIMPLES ESQUEMÁTICO

Opcional

Ciclo de propano

REGENERAÇÃODO GLICOL

PROCESSO REFRIGERAÇÃO SIMPLESETAPAS DO CICLO DE REFRIGERAÇÃO A PROPANO

COMPRESSÃO CONDENSAÇÃO

AR

GÁSNATURAL

GÁS NATURALREFRIGERADO

EXPANSÃO

2o1o

EVAPORAÇÃO

1ª etapa

2ª etapa

C3 liqC3 vap

C3 vap C3 liq

Mudança de fase

PERMUTADOR DE PROPANO

Tipo “chiller” Isolado

Entrada de líquido por baixo

Saída de vapor por cima

65/81

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS

- PROCESSO FÍSICO E EXOTÉRMICO

– DESIDRATAÇÃO DO GÁS NATURAL COM GLICOL

– REFRIGERAÇÃO A PROPANO

– UTILIZAÇÃO DE SOLVENTE (ÓLEO DE ABSORÇÃO)

– MECANISMO DE ABSORÇÃO

• LAVAGEM DO GÁS EM CONTRA-CORRENTE

– VARIÁVEIS DE CONTROLE

• TEMPERATURA• PRESSÃO• VAZÃO DE SOLVENTE

– ALTA RECUPERAÇÃO DE PROPANO

PROCESSO ABSORÇÃO REFRIGERADA

ETAPAS BÁSICAS DO PROCESSO

• Separação de líquido

• Desidratação

• Refrigeração

• Absorção

• Desetanização

• Fracionamento

• Desbutanização

• Regeneração de glicol

• Tratamento de produtos

PROCESSO ABSORÇÃO REFRIGERADA

Processo absorção refrigerada – esquemático

GásEspecificado para venda

REGENERAÇÃO DO MEG

GN C3

C2

LGN

GLP

C5+ÓLEO DE ABSORÇÃO

ABSORÇÃO

FRACIONAMENTO

DESETANIZAÇÃO

FORNO

DESBUTANIZAÇÃO

SEPARADORDE LÍQ.

SEPARADORDE MEG

SEPARADOR

C3 C3

A.R.

Ciclo de propano

A.R.

Flare Flare

GÁS NATURAL

SOLVENTE(ÓLEO DE ABSORÇÃO)

GÁS ESPECIFICADO

SOLVENTE + LGN(óleo rico)

C1 / C2

AGUARRÁS +FRAÇÃO C3+

AGUARRÁS

Frações pesadas migram para a fase

líquida

Processo exotérmicoAGUARRÁS

GÁS

LAVAGEM EM CONTRA CORRENTE

MECANISMO DA ABSORÇÃO ESQUEMÁTICO

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS

– EXPANSÃO ISENTROPICA (∆S= 0)

– PROPORCIONA TEMPERATURA FINAL MAIS BAIXA

– DESIDRATAÇÃO DO GÁS POR PENEIRA MOLECULAR

– PODE USAR REFRIGERAÇÃO A PROPANO NO PRE-RESFRIAMENTO

– MAIOR EFICIÊNCIA (RIQUEZA RESIDUAL TENDE A ZERO)

– POSSIBILIDADE DE GERAR ETANO PARA PETROQUÍMICA

– TOTAL RECUPERAÇÃO DE C3

– ALTA RECUPERAÇÃO DE C2

– NECESSITA INVESTIMENTO MAIS ALTO

PROCESSO TURBO EXPANSÃO

70/82

ETAPAS BÁSICAS DO PROCESSO

• Compressão inicial

• Dessulfurização

• Desidratação

• Regeneração das peneiras moleculares

• Refrigeração a propano (pré-resfriamento)

• Turbo-expansão (expansão isentrópica do gás)

• Desmetanização (corte C1 / C2+)

• Compressão do gás especificado

• Fracionamento do LGN (C2+)

PROCESSO TURBO-EXPANSÃO

PROCESSO TURBO-EXPANSÃODIAGRAMA DE BLOCOS

Desetanização

C2

Despropanização

C3

Desbutanização

C4

Deisopentanização(opcional)

iC5

C5+Fracionamento de líquido

DesidrataçãoDessulfurização Refrigeração DesmetanizaçãoExpansão

LGN

Recuperação de líquido

C1

Regeneraçãopeneiras Ciclo propano

Sistemas auxiliares

CompressãoInicial ou final

Energia

Compressão finalGN

Compressão inicial

entrada

GN

(3)

Compressorbooster

C3

C5+

filtro

expansão

dessulfurização

desidratação

refrigeração

desmetanizadora

C1

i C5 C4 C2C3

GN

LGN

C3

ÁREA DE FRACIONAMENTO

Compressãoinicial

Regeneração da Peneira

GÁS PROCESSADO

PROCESSO TURBO EXPANSÃO ESQUEMÁTICO

Válvula JT

Turbo-expansor

O TURBO-EXPANSOR

EXPANSÃO

COMPRESSÃO

Conjunto rotativo

UNIDADE DE DESSULFURIZAÇÃO DE GÁS NATURAL

LEITOS DE SULFATREAT R

Guamaré – RN

Vasos de dessulfurização de gás natural

75/82

UPGN : Pilar – AL Processo: Turbo-Expansão

Vasos das

peneiras

PENEIRAS MOLECULARES

� Diâmetro de partícula: 3,2 mm

� Massa específica: 640 a 700 kg/m3

� Capacidade de retenção de água:

22,5kg/100kg

� Suporte: Esfera cerâmica inerte

� Grades de retenção do leito: metálicas

� Mecanismo: adsorção de água

� Material das partículas: Zeólitos

sintéticos

� Alumino-silicatos metálicos

Leito da peneiraCaracterísticas técnicas

REGENERAÇÃO DAS PENEIRAS MOLECULARES

Gásúmido

A.R.

forno

Peneirasmoleculares

resfriamentoágua

Gásseco

filtroGás quente

compressor

decantador

cap. Nom. processo( x103 ) termodinâmico

URUCU I AM 600 absorção refrigeradaURUCU II AM 6.000 turbo expansãoURUCU III AM 3.000 turbo expansãoLUBNOR CE 350 absorção refrigeradaGUAMARÉ I RN 2.000 absorção refrigeradaGUAMARÉ II RN 2.000 turbo expansãoGUAMARÉ III RN 1.500 turbo expansãoPILAR AL 1.800 turbo expansãoATALAIA SE 2.000 absorção refrigeradaCARMÓPOLIS SE 350 refr igeração simplesCATU I BA 1.400 absorção refrigeradaCATU II BA 2.500 turbo expansãoCANDEIAS BA 2.000 absorção refrigerada

UNIDADE (OBS)

UNIDADES DE PROCESSAMENTO DE GÁS NATURAL EXISTENTES

UNIDADES DE PROCESSAMENTO DE GÁS NATURAL EXISTENTES

CONTINUAÇÃO

cap. Nom. processo( x103 ) termodinâmico

MANATI BA 6.000 JT + refrigeraçãoUPGN GOLFINHO I ES 3.500 turbo expansão CacimbasUPGN GOLFINHO II ES 3.500 turbo expansão CacimbasUPGN PEROÁ-CANGOÁ ES 5.500 JT + refrigeração CacimbasUPGN DE UBU (UTGSUL) ES 2.500 JT + refrigeraçãoUPGN CABIÚNAS RJ 600 absorção refrigerada MacaéURGN CABIÚNAS RJ 3.500 refrigeração simples MacaéURL I CABIÚNAS RJ 5.400 turbo expansão MacaéURL II CABIÚNAS RJ 5.400 turbo expansão MacaéURL III CABIÚNAS RJ 5.400 turbo expansão MacaéREDUC I RJ 2.400 absorção refrigeradaREDUC II RJ 2.400 turbo expansãoUPGN CARAGUATATUBA SP 15.000 JT + refrigeraçãoUGN RPBC SP 2.300 refrigeração simples

UNIDADE (OBS)

80/82

UPGNS DE URUCU - AMAZONAS

end

Pólo Araras – Bacia do UrucuUnidade de produção da PETROBRAS

PROCESSAMENTO DE PROCESSAMENTO DE GGÁÁS NATURALS NATURAL

FIMFIM

OBRIGADO A TODOS !!

UFPETRO