Análise das tecnologias de processamento de gás natural / Analysis of natural gas processing technologies

Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 7, p. 8603-8607 jul. 2019 ISSN 2525-8761

Análise das tecnologias de processamento de gás natural

Analysis of natural gas processing technologies

Recebimento dos originais:10/05/2019 Aceitação para publicação: 28/06/2019

Daiane Mesquita de Oliveira

Bacharel em Engenharia Química pela Universidade Federal Fluminense Instituição: Produção Independente

Endereço: Tijuca, Rio de Janeiro – RJ, Brasil E-mail: daianemoliveira10@gmail.com RESUMO

O gás natural é produzido em associação ao Petróleo ou de forma independente, e é o combustível fóssil mais limpo e eficiente. O gás natural proveniente de poços de produção pode passar por um condicionamento a fim de enquadrar o vapor d’água e gases ácidos, e posteriormente pode passar por uma UPGN – Unidade de Processamento de Gás Natural, para fracionamento. O presente trabalho visa discutir brevemente os quatro processos de separação de frações de hidrocarbonetos de gás natural, que são: Refrigeração simples, Expansão Joule-Thomson (JT), Absorção Refrigerada e Turbo-expansão (TE).

Palavras- chave: gás natural; fracionamento; UPGN. ABSTRACT

Natural gas is produced in association with Petroleum or independently, and is the cleanest and most efficient fossil fuel. The natural gas from production wells can undergo a conditioning in order to fit the water vapor and acid gases, and can later pass through a UPGN - Natural Gas Processing Unit, for fractionation. The present work aims to discuss briefly the four processes of separation of hydrocarbon fractions of natural gas, which are: Simple refrigeration, Joule-Thomson expansion (JT), Refrigerated Absorption and Turbo-expansion (TE).

Keywords: natural gas; fractionation; UPGN. 1 INTRODUÇÃO

O condicionamento do gás natural tem como objetivo enquadrar as características necessárias ao transporte em gasodutos, de modo que este possa ser realizado sem prejuízo para as instalações utilizadas nestas operações (tubulações, compressores, etc). Em geral o principal fator a ser controlado no condicionamento é o ponto de orvalho (“dew-point”) dos hidrocarbonetos e do vapor d’água. A presença de água na fase líquida no gás natural pode levar a formação de hidratos.

Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 7, p. 8603-8607 jul. 2019 ISSN 2525-8761 Após o condicionamento, as frações do petróleo podem ser sub-divididas em instalações industriais chamadas Unidades de Processamentos de Gás Natural – UPGN’s. Muitas empresas podem se interessas pelas tecnologias envolvidas, a Petrobras por exemplo, anunciou contrato para a construção de uma UPGN em Itaboraí (RJ). A previsão é que entre em operação no segundo semestre de 2020.

Figura 1 – Frações do “Gás Natural Bruto”.

O objetivo do presente trabalho é comparar teoricamente os 4 principais processos de separação de frações de gás natural que são:

 Refrigeração simples;

 Expansão Joule-Thomson (JT);  Absorção Refrigerada;

 Turbo-expansão (TE).

2 PROCESSOS DE RECUPERAÇÃO DE HIDROCARBONETOS

Os quatros processos citados na seção anterior, irão ser descritos a seguir.

2.1 REFRIGERAÇÃO SIMPLES

Recuperar líquidos através de refrigeração simples consiste no resfriamento do gás natural a fim de promover a condensação do propano e mais pesados. O processo é aplicável quando a finalidade é recuperar componentes a partir do propano (LGN) e não se deseja recuperações muito elevadas ou deseja-se apenas acertar o “dew-point” do gás para o transporte em gasodutos. O fluido refrigerante é geralmente propano puro.

2.2 EXPANSÃO JOULE-THOMSON

Este processo é realizado que se deseja recuperar propano e hidrocarbonetos mais pesados. Devido à expansão isentálpica do gás pela válvula ocorre esta recuperação. Sua aplicação mais abrangente é o condicionamento do gás natural.

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Figura 2 – Representação de uma válvula de expansão.

2.3 ABSORÇÃO REFRIGERADA

A absorção refrigerada envolve a utilização de um óleo de absorção para retirada das frações pesadas do gás natural. O contato ocorre em contra corrente em uma torre absorvedora onde o óleo é entra ao topo e o gás ao fundo. O absorvedor geralmente é um hidrocarboneto líquido, ou mistura de hidrocarbonetos, com massa molar na faixa de 100 a 180, dependendo da temperatura de absorção. A refrigeração é em geral obtida por meio de um fluido auxiliar o propano.

Há o óleo rico e o óleo pobre, o primeiro está saturado de hidrocarbonetos, o segundo isento. Os hidrocarbonetos absorvidos pelo óleo são liberados pela ação do calor em um processo de destilação, o óleo pobre retorna a torre absorvedora e os hidrocarbonetos são separados de modo a fornecer os produtos desejados.

2.4 TURBO-EXPANSÃO

O processo é mais eficiente por obter temperaturas mais baixas que os demais e é geralmente escolhido quando se deseja recuperar etano juntamente com os componentes mais pesados (GLP) ou etano líquido. É indicado para gás a alta pressão mas também pode ser viável para pressões moderadas e até mesmo baixas.

O processo de turbo-expansão é mais eficiente devido a dois aspectos: Joule-Thomson e liberação de energia na forma de trabalho de compressão que leva a maior condensação de hidrocarbonetos. Pode ocorrer de ser empregada uma refrigeração adicional geralmente com propano, e também compressão do gás de entrada.

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Figura 2 – Representação de turbo-expansor.

O equipamento Turbo-Expansor mostrado na Figura 3 anterior, é composto por 3 partes principais: turbina de expansão (1), eixo rotativo (2) e compressor rotativo (3).

3 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os seguintes tópicos são importantes na escolha do processo:  Recuperações obtidas;

 Quantidade, tipo, origem (nacional ou importado);  Custo de equipamentos e instrumentação;

 Custos operacionais;  Consumo de utilidades.

Como pode-se analisar do descrito dos processos, recuperações mais refinadas são obtidas dos processos absorção refrigerada e turbo-expansão. Turbo-expansão tem ainda a finalidade de recuperação de etano líquido, que depende da composição do gás natural, para a correta escolha de qualquer uma das tecnologias o importante é a composição do gás de entrada no processo.

4 CONCLUSÃO

Com base no que foi dito, cada tecnologia é aplicável a diferentes composições de hidrocarbonetos como o objetivo de separação. Cada uma tem uma forma de condensação das frações mais pesadas e desprender o gás natural, seja por meio de um processo isoentálpico(JT), isoentrópico(TE), uma absorção refrigerada ou uma simples refrigeração.

Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 7, p. 8603-8607 jul. 2019 ISSN 2525-8761 Este trabalho é uma breve comparação, para completa análise é necessário uma simulação completa a partir de um “gás natural bruto” de entrada.

AGRADECIMENTOS

À Chemtech Serviços de Engenharia e Software – A Siemens Business por ter financiado minha viagem ao PSE 2009 na Bahia (Br).

REFERÊNCIAS

Filho, Daniel Henrique Máximo, Introdução ao Processamento e Tratamento do Gás Natural, 2005, Petrobras.

Quintella, Carlos Otavio de Vasconcellos, Diretor, Gás Natural, Cadernos FGV Energia, Novembro de 2014, Ano 1, N° 2, ISSN 2358-5277.

ISTOÉ. Petrobras assina contrato para construção de UPGN em Itaboraí por R$ 1,95 bilhão. Disponível em: https://istoe.com.br/petrobras-assina-contrato-para-construcao-de-upgn-em-itaborai-por-r-195-bilhao/ Acesso em: 29 de março de 2018.