Lecciones aprendidas de los socios de Natural Gas STAR Optimización de la circulación de glicol e instalación de tanques de evaporación instantánea en los deshidratadores de glicol{Spanish}


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Lecciones aprendidas
de los socios de Natural Gas STAR
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NaturalGas/\
EM POU JT10N WICVEHTfS '
Optimization de la circulacion de glicol e
instalacion de tanques de evaporation ins-
tantanea en los deshidratadores de glicol
Resumen
Existen aproximadamente 36,000 sistemas de
deshidratacion de glicol en el sector de production de gas
natural, que emiten una estimation de 15 Bcf de metano
por ano a la atmosfera. La mayoria de los sistemas de
deshidratacion utilizan trietilenglicol (TEG) como fluido
absorbente para retirar el agua del gas natural. Asi como
el TEG absorbe agua, tambien absorbe metano, otros
compuestos organicos volatiles (VOCs), y contaminantes de
aire peligrosos (UAPs). Debido a que el TEG es
regenerado por medio de su calentamiento en una caldera,
el metano, los VOCs y los HAPs absorbidos son venteados
a la atmosfera junto con el agua, desperdiciando asi gas y
dinero.
La cantidad de metano absorbido y venteado es
directamente proporcional al flujo de circulacion del TEG.
Muchos pozos producen gas muy por debajo de lo esperado
en el plan original pero continuan circulando TEG a flujos
dos o tres veces mas altos que lo necesario, lo cual da una
leve mejora en la calidad de humedad del gas pero
emisiones de metano mucho mas alta y un consumo de
combustible aumentado tambien.
La instalacion de separadores de tanque de evaporation
instantanea en los deshidratadores de glicol reduce aun
mas las emisiones de metano, VOC y HAP y ahorra aun
mas dinero. El gas recuperado puede ser reciclado a la
suction del compresor y/o o usado como combustible para
la caldera del TEG y motor del compresor. Los analisis
economicos demuestran que los separadores anteriormente
mencionados instalados en las unidades deshidratadoras
se pagan a si mismos en entre 4 y 11 meses.
Fundamentos tecnologicos
Muchas productoras usan trietilenglicol (TEG) en
deshidratadores para retirar agua de la corriente de gas
natural y para cumplir con los requisites de calidad de la
caneria. En un sistema tipico de TEG, mostrado en la
Beneficios economicos y ambientales
Metodo para reducir
perdidas de gas natural
Volumen de	Valor de los ahorros de gas
ahorros de natural ($/ario)
gas natural	$3 por $5 por $ 7 por
(Mcf) Mcf	Mcf	Mcf
Costo de
implementation
($)
Retorno (Meses)
$3 por $5 por $7 por
Mcf	Mcf	Mcf
Reduccion de promedios de 370 a 37,000 $2,750 - $1,960 - $2,700 •
circulacion del TEG 1
Separadores de tanque de
evaporacion instantanea
Bomba intercambiadora de
energfa y promedio de
circulacion de 150 gal/hora
deTEG
Bomba intercambiadora de
energfa y promedio de
circulacion de 450 gal/hora
de TEG
Bomba electrica y promedio
de circulacion de 150 gal/
hora de TEG
por ano
3,573
10,717
1,191
$118,000 $196,000 $275,000
Irrelevante
Inmediato Inmediato Inmediato
$10,719 $17,865 $25,011 $6,500 - $7,600
$32,151 $53,585 $75,019 $9,500 - $18,800
$3,573 $5,955
8,337 $6,500 - $7,600
7 -!
3-7
22-26
Bomba electrica y promedio
de circulacion de 450 gal/
hora de TEG
3,553	$10,659 $17,765 $24,871 $9,500 - $18,800 11 - 22
1 50% a 200% promedio de sobrecirculacion del TEG. Los rangos de circulacion optimos van de 30 a 750 gal TEG/hora.
4-6
2-5
13-16
6-13
3-4
1 - 3
i-ll
5-9
1

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Optimize Glycol Circulation And Install Flash Tank Separators In
Glycol Dehydrators
(Cont'd)
Ilustracion 1: Sistema de TEG sin separador de
tanque de evaporacion instantanea
Sal®
Gas 4
Inlet Wet
Gas '
I
i £
0
uu
Rich TEG
TEG
Purnp
Driver
n-

To Atmosphsis
rIMethane.'othcr
V
vapors and water)
Glycol
Rcholter/
Regenerator
11-4— Fuel Gas
, tS^i Rich TEG
1 « Gas
E nerqy
Exchange
Pump
Lean TEG
Source Exxon U,5A
Ilustracion 1, el TEG "clelgaclo" (seco) se bombea al
contactor de gas.
En el contactor, el TEG absorbe agua, metano, VOCs y
HAPs (incluyendo benceno, tolueno, el il benceno y xdenos
(BTEX)), del gas humedo de produccion. El TEG
"rico" (humedo) abandona el contactor saturado con gas a
la presion de la linea de venta, normalmente entre 250 y
800 psig. El gas arrastrado en el glicol rico, mas el gas
humedo adicional que se desvia del contactor, se expande a
traves del intercambiador de energia hacia la bomba de
circulation del TEG. El TEG es luego circulado a traves de
un re evaporador, donde el agua, metano y VOCs
absorbidos son vaporizados y venteados a la atmosfera. El
TEG delgado es entonces enviado a traves de una bomba
intercambiadora de energia de nuevo al contactor, y el ciclo
se repite.
Debido a que el sistema descripto anteriormente esta
disenado principalmente para sacar el agua de la corriente
de gas, pueden producirse emisiones de metano
significativas. Afortunadamente existen varios pasos que
los operadores pueden dar para minimizar la perdida de
gas:
1) Reducir el promedio de circulation del TEG.
Los yacimientos productores de gas experimentan una
declination en la produccion, ya que extraen presion del
reservorio. Los deshidratadores de glicol de cabeza de pozo
y sus promedios de circulation estan disenados para el
promedio initial de produccion, el mas alto, y, en
consecuencia, se van tornando sobre dimensionados en
tanto el pozo va madurando. Es comun que el promedio de
circulation de TEG sea mucho mas alto de lo necesario a
fin de cumplir con las especificaciones de humedad del gas
a la venta. Las emisiones de metano de un deshidratador
de glicol son directamente proporcionales a la cantidad de
TEG circulado a traves del sistema. Cuanto mas alto es el
promedio de circulation, mas metano se ventea del
regenerador. La sobre circulation produce mas emisiones
de metano sin una significativa y necesaria reduction en el
contenido de humedad del gas. Los socios de Natural Gas
STAR han comprobado que los sistemas de deshidratacion
con frecuencia recirculan el TEG a promedios de dos o mas
veces mas altos que lo necesario. Los operadores pueden
reducir el promedio de circulation del TEG y asi reducir el
promedio de emisiones de metano sin afectar el
rendimiento de la deshidratacion ni agregar otro costo.
2) Instalar un separador de tanque de evaporacion
instantanea
La mayoria de los deshidratadores del sector de produccion
y procesamiento envian la mezcla de glicol/gas desde la
bomba de circulation del TEG directamente al
regenerador, donde todo el metano y los VOCs arrastrados
con el TEG rico se ventean a la atmosfera. Un estudio de la
industria demostro que no se usaban separadores de
tanque de evaporacion instantanea en el 85% de unidades
de deshidratacion que procesan menos de un MMscfd de
gas, en el 60% de las unidades que procesan de uno a cinco
MMscfd de gas, y en entre el 30 al 35% de unidades que
procesan mas de cinco MMscfd de gas.
Ilustracion 2: Esquema de deshidratador con
separador de tanque de evaporacion instantanea
llich TEG
~ «— huel G
,Q, Rich TEG
Lean TEG
Energy
Exchange
Pump
Source: Exxon U.S.A.
2

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Optimize Glycol Circulation And Install Flash Tank Separators In
Glycol Dehydrators
(Cont'd)
El promedio de metano en el gas natural varia para el sector de
la industria. El Natural Gas STAR asume el siguiente contenido al
estimar ahorros para las Oportunidades Informadas de los socios.
Procesamiento
87 %
Transporte y distribucion
94 %
Contenido de metano del gas natural
Produccion
79 %
En un separaclor de tanque expansivo, el gas y los liquidos
son separados a ya sea la presion de gas combustible o a la
presion de suction de un compresor, de 40 a 100 psig. A
esta presion menor y sin calor agregado, el gas es rico en
metano y en VOCs mas livianos, pero el agua permanece
en solution con el TEG. El tanque expansivo captura
aproximadamente 90% del metano y entre el 10 y el 40%
de los VOCs arrastrados por el TEG, reduciendo asi las
emisiones. El TEG humedo, en gran medida drenado de
metano y de hidrocarburos livianos, fluye al re evaporador/
regenerador de glicol, donde es calentado para vaporizar el
agua absorbida, el metano remanente, y los VOCs. Estos
gases son normalmente venteados a la atmosfera y el TEG
delgado es circulado nuevamente hacia el contactor de gas.
La Ilustracion 2 muestra un deshidratador de TEG con un
separador de tanque expansivo.
Nota: Puede requerirse la instalacion de separadores de
tanque expansivo en los deshidratadores de gran tamano
para cumplir con los estandares de Maximum Available
Control Technology (MACT) (Maxima Tecnologia de
Control Disponible) bajo las NESHAPs de la industria de
petroleo y gas. Cuando estas instalaciones son requeridas
por ley, el socio no debe incluir las emisiones de metano
asociadas en sus Informes Anuales a Natural Gas STAR.
3) Uso de bombas electricas en lugar de bombas
intercambiadoras de energia
Los yacimientos de gas remotos no tienen energia electrica
y utilizan en su lugar bombas "intercambiadoras de
energia" para alimentar la bomba de circulation del TEG
delgado. Para cada volumen de gas absorbido en el TEG
rico que abandona el contactor, dos volumenes mas de gas
de gas humedo deben agregarse para proveer energia
suficiente en el conductor para la bomba de TEG delgado.
En consecuencia, el uso de una bomba "intercambiadora de
energia" ya sea de piston o de engranaje triplica la
cantidad de gas arrastrado con el TEG y venteado a la
atmosfera cuando no hay un separador de tanque
expansor. La instalacion de un motor electrico en lugar de
la bomba mencionada elimina esta fuente adicional de
emisiones. Las bombas de intercambio de energia de tipo
convencional a piston tambien suelen filtrar TEG rico
(humedo) dentro del TEG delgado (seco). Solo la perdida de
0.5% puede duplicar el promedio de circulation necesario
para mantener el contenido de humedad del gas a venta,
incrementando asi emisiones potenciales. Para mas
information sobre esta practica, vea las Lecciones
Aprendidas de EPA; Replacing Gas-Assisted Glycol Pumps with
Electric Pumps (Reemplazo de bombas de glicol asistidas a gas por
bombas electricas).
Beneficios economicos y ambientales
La optimization de la circulation de glicol y la instalacion
de separadores de tanque expansivo brindan varios
beneficios ambientales y economicos:
* La reduction de la circulation de glicol a su promedio
optimo ahorra gastos de reemplazo del mismo, asi
como consumo de combustible en el reevaporizador.
Regulacion NESHAP
El 29 de junio de 2001 EPA termino los Estandares
Nacionales de Emisiones de Contaminantes Peligrosos para
el Aire (NESHAP) para las Instalaciones de produccion de
petroleo y gas natural (40 CFR 63 Subparte HH) y para las
Instalaciones de transporte y almacenamiento de petroleo y
gas (40 CFR 63 Subparte HHH). Estos estandares fijan un
piso de 3MMscf/dia para las instalaciones de produccion y
uno mas alto de lOMMscf/dia para las instalaciones de
transporte y almacenamiento. Por sobre estos limites los
operadores deben instalar equipos para reducir los HAPs de
los orificios de ventilacion de los deshidratadores en un 95%
utilizando sistemas de control sin abrir los orificios, o
efectuar modificaciones al proceso, o combustionar los HAPs
por debajo de 20 ppmv. Estos estandares tambien se activan
si el total de las emisiones de benceno excede 1 ton./ano.
*	La reduction de las emisiones de VOC y HAP (BTEX)
mejora la calidad del aire. La reducciones de
emisiones de BTEX pueden ser significativas en los
deshidratadores grandes.
~	El uso de separadores de tanque expansivo en las
unidades de deshidratacion con un condensador sobre
el respiradero del revaporizador mejora la eficiencia
del condensador retirando la mayor parte de los gases
no condensados, principalmente metano. Un
condensador recupera liquidos de gas natural,
(NGLs) y HAPs mas eficientemente que los
separadores de tanque expansivos solos.
3

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Optimize Glycol Circulation And Install Flash Tank Separators In
Glycol Dehydrators
(Cont'd)
Cinco pasos para evaluar la optimizacion del promedio de circulacion de
glicol y la instalacion de un separador de tanque de evaporacion
instantanea:
1.	Optimice el promedio de circulacion.
2.	Identifique las unidades de deshidratacion sin tanques .
3.	Estime costos de capital y de instalaciones.
4.	Estime el valor del gas ahorrado.
5.	Conduzca el analisis economico.
~	El uso de gas recuperaclo en el tanque de expansion
para gas para combustible disminuye los gastos
operativos.
~	El enviar el gas recuperado por el tanque a traves de
tuberias a la suction de los compresores (una practica
de diseno comun en las instalaciones nuevas) reduce
los costos de production.
~	El conectar el respiradero del regenerador del
deshidratador a una unidad de recuperation de vapor
le permite al gas del tanque de expansion ser usado
como gas "de extraction" en el revaporizador de glicol.
Ilustracion 3: Calcular el promedio optimo de cir-
culacion del TEG.
Un deshidratador de 20 MMcf/d tiene un promedio de circulacion de TEG fija-
do en 280 gal/h, y la corriente de gas humedo tiene 60 lb agua/MMcf. Lo
aconsejable es una zona confortable del 15% sobre el promedio mfnimo. El
promedio de circulacion optimo de TEG puede calcularse de la siguiente mane-
ra:
Dado:
F = caudal de gas (MMcf/d)
I = contenido de agua en el ingreso (Ib/MMcf)
0 = contenido de agua en la salida (Ib/MMcf) (Regla mnemotecnica es 4)
G = razon glicol-a-agua (gal TEG/lb agua) (Regla mnemotecnica 3)
L(mfn) = promedio mfnimo de circulacion del TEG (gal/h)
W = rango de remocion de agua (Ib/hr)
Calcule: L(mi'n) = Promedio mfnimo de circulacion del TEG (gal/h)
L(mfn) = W*G
F* (/ —0)
W =
24hrfday
20 * (60 - 4)
W =	£ = 46.66lb water/hr
Zihr/day
g = 3
L(mfn) = 46.66 * 3 = 140 gal TEG/h
Este es el promedio de circulacion mfnimo. Si se agrega un 15°/o so-
bre el L(mfn) para trabajar con comodidad, se obtiene un promedio
optimo de circulacion de 150 gal TEG/h. Por ejemplo:
L(opt) = Promedio optimo de circulacion L(opt) = 140 gal TEG/h * 1.15 = 160
gal TEG/h
Puntos de decision
Los operadores pueden estimar los costos y los beneficios
de optimizar el promedio de circulacion del TEG e instalar
un separador de tanque de expansion siguiendo estos cinco
pasos:
Paso 1: Optimizar el promedio de circulacion.
Los operadores pueden calcular el promedio optimo de
circulacion efectuando unos calculos simples. Primero
obtenga el promedio de circulacion actual leyendo el
controlador de flujo, que mide los galones de TEG
circulados. Para cada galon, se absorbe un pie cubico de
metano, y si la unidad tiene una bomba intercambiadora
de energia, seran necesarios dos pies cubicos de gas para
hacer funcionar la bomba. Todo este gas se ventea a la
atmosfera cuando no hay un separador.
A continuation, determine el promedio minimo de
circulacion necesario para sacar el contenido de agua de la
corriente de gas. El promedio minimo de circulacion de
TEG en un sitio en particular es una funcion del caudal de
gas, el contenido de agua del gas entrante, y el contenido
deseado de agua en el gas saliente. El promedio de
remocion del agua es una funcion del caudal de gas y de la
cantidad de agua a ser retirada de la corriente de gas. La
razon TEG-a-agua (cuantos galones de TEG hacen falta
para absorber una libra de agua) varia entre 2 y 5 galones
de TEG por libra de agua. La regla mnemotecnica comun
de la industria es 3 galones de TEG por cada libra de agua
retirada. Cuanto mayor es el promedio de remocion de
agua o cuanto mas alta sea la rezon TEG-a-agua, mas alto
debera ser el promedio de circulacion del TEG. Algunos
socios de STAR informan razones de TEG-a-agua mas
bajas que la norma (por ej., <3 galones de TEG por libra de
agua), lo cual baja sus promedios optimos de circulacion.
Pueden surgir problemas si la circulacion de TEG es
demasiado baja; en consecuencia, una cierta cantidad de
sobre-circulacion es deseable. Por ejemplo, un promedio de
circulacion restringido en demasia puede causar problemas
con la hidraulica de las bandejas, el rendimiento del
contactor, y el mal funcionamiento de los intercambiadores
de calor de glicol-a-glicol. Por lo tanto, los operadores
deberian prever un margen de seguridad o "zona de
comodidad" al calcular las reducciones en los promedios de
4

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Optimize Glycol Circulation And Install Flash Tank Separators In
Glycol Dehydrators
(Cont'd)
circulation. Un promedio cle circulation optimo para cada
unidad deshidratadora normalmente va de 10 a 30 %
por encima del flujo minimo de circulation calculado. Las
formulas usadas para determinar los promedios minimos y
optimos se muestran en la Ilustracion 3.
Paso 2: Identifies r las unidades deshidratadoras sin
tanques de expansion.
La mayoria de las unidades de deshidratacion incluyen
separadores de tanques de expansion como equipo
estandar. Sin embargo, aproximadamente dos tercios de
las unidades en funcionamiento no los tienen. Estas son
generalmente unidades mas pequenas, viejas, o remotas.
Antes de seguir con el proximo paso, debe identificarse
cuales son las unidades que no tienen los tanques.
Paso 3: Estimar los costos de capital e instalacion.
Para los propositus de este analisis, el costo de optimizar el
promedio de circulation de glicol se supone que es muy
Antes de estimar los costos de la compra e instalacion de
un separador de tanque de expansion, los socios deben
elegir un diseno y capacidad que satisfaga sus necesidades.
La selection de un tanque depende de un numero de
factores, incluyendo la composition de la corriente de gas
(por ej., el promedio de recuperation de los liquidos del
gas), los requisites del codigo de construction del lugar, el
costo, y la facilidad de implementation. Los tanques son
fabricados en dos disenos— vertical y horizontal. En
general, las operaciones que tienen volumenes importantes
de NGLs en su corriente de gas, deben usar un separador
horizontal de ties fases (gas natural, TEG, NGLs) con un
tiempo de retention de entre 5 a 10 minutos. Es
conveniente usar un sistema de dos fases para los
contenedores verticales.
Los fabricantes venden una amplia gama de separadores
de tanque de expansion, especificados de acuerdo al tiempo
de sedimentation y el volumen. Para determinar la
dimension adecuada de un separador, debe calcularse el
volumen de asentamiento requerido para cada sistema.
La Ilustracion 4 presenta los calculos basicos para
determinar el volumen de asentamiento necesario para un
separador de tanque de expansion basado en el promedio
de circulation del TEG. Puede necesitarse volumen
adicional si los operadores tambien asientan NGLs en el
separador para que sean recolectados periodicamente por
un camion tanque. Por ejemplo, si la circulation de TEG
indica un volumen de asentamiento de 75 galones, y se
acumularan 35 galones de NGLs, el volumen de
asentamiento deberia incrementarse en 35 galones.
El costo total de un separador de tanque de expansion
depende de: (A) costos de capital y (B) costos de instalacion
y operation.
(A) Costos de capital
Los costos de los separadores de tanques de expansion
pueden variar entre $3,375 y $6,751, sin instalar,
dependiendo de su diseno y dimensiones. Si la medida
deseada excede el tanque estandar mas grande disponible,
los operadores pueden hacer que construyan uno a su
medida, instalar varios tanques en paralelo, o instalar un
tanque de acumulacion separado de NGL.
Ilustracion 4: Dimensionar el tanque de evapo-
Dado: L = circulacion de TEG en gal/h.
T = tiempo de retencion en minutos
Calcule: SV = volumen de asentamiento del liquido (gal.)
SV = (L * T)/60
Nota: Agregue el volumen especifico del sito de los NGLs
que se acumulan para efectuar una recoleccion periodica.
bajo (1/2 hora a $25/hora).
Ilustracion 5A: Dimensiones y costos de separa-
dores verticales
Volumen de
asentamiento
(galones)
Diametro Altura
(pies) (pies)
Costos
de capi-
tal ($)
Costos de
Instalacion
($)
Cos-
tos
O&M
($)
8.2
1.08 4
$3,375
$1,684-3,031
N/A
13.5
1.33 4
$4,455
$1,684-3,031
N/A
22.3
1.66 4
$5,806
$1,684-3,031
N/A
33.6
2 4
$6,751
$1,684-3,031
N/A
Nota: Informacion de costos suministrada por Sivalls, Incorporated, actualiza-
da a los costos de equipos/laborales de 2006.
5

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Optimize Glycol Circulation And Install Flash Tank Separators In
Glycol Dehydrators
(Cont'd)
Ilustracion 5B: Dimensiones y costos de un sepa-
rator tipico horizontal de tres fases
Volumen de
asentamiento
(galones)
Diametro
(pies)
Altura
(pies)
Costos
de capi-
tal ($)
Costos de
instalaeion
($)
Cos-
tos
O&M
($)
49
2
3
$4,050
$1,684-3,031
N/A
65
2
5
$4,320
$1,684-3,031
N/A
107
2.5
5
$4,590
$1,684-3,031
N/A
158
3
5
$6,481
$1,684-3,031
N/A
225
3
7.5
$6,751
$1,684-3,031
N/A
Nota: Informacion de costos suministrada por Sivalls, Incorporated, actualiza-
da para costos de equipos/mano de obra de 2006.
Indices de precios Nelson
A fin de contabilizar la inflation en los costos de
equipos y mantenimiento, se utilizan los Indices
trimestrales, Nelson-Farrar Quarterly Cost Indexes
(disponibles en el primer numero de cada trimestre en
la revista Oil and Gas Journal) para actualizar los
costos en los documentos Lecciones Aprendidas. Se
utiliza el indice "Refinery Operation Index" para
revisar costos operativos y el "Machinery: Oilfield
Itemized Refining Cost Index" para actualizar costos de
equipos.
Para utilizarlos, simplemente busque el indice Nelson-
Farrar mas actual, dividalo por el de Febrero de 2006 y
finalmente multipliquelo por los costos adecuados que
figuran en las Lecciones Aprendidas.
Ilustracion 6: Calculo de los ahorros totales anua-
les por optimizar la circulacion del TEG en deshi-
dratadores sin separadores de tanque de evapora-
Dado:
A = promedio de absorcion de TEG (pie3/galon TEG) (Regla mnemotecnica 1)
E = gas de la bomba intercambiadora de energfa, si corresponde (pie3/galon
TEG) (Regla mnemotecnica es 2)
H = Horas por ano (8,760)
P = Precio de venta del gas (Asumiendo $7/Mcf)
L (original) = Promedio de circulacion del TEG (gal/h) antes de ajuste
L (optimo) = Promedio de circulacion del TEG (gal/h) despues de ajuste
V = Valor del gas ahorrado ($/ano)
^ _ (L(Origincil)- L(Optimal ))* (A + A')* H * P
1,000
La aplicacion de esta formula demuestra que pequenas reducciones en los promedios de
circulacion pueden generar ahorros sustanciales, como se muestra en los siguientes ejem-
plos. Note que los ahorros deberian reducirse en 2/3 donde se bombea glicol delgado
usando un motor electrico en lugar de una bomba intercambiadora de energia.
Promedio origi-
nal de circula-
cion
Promedio de
circulacion opti-
mo
Ahorros de me-
tano anuales
(Mcf)
Ahorros
anuales
(@ $7/Mcf)
45
30
394
$2,758
90
30
1,577
$11,039
225
150
1,971
$13,797
450
150
7,884
$55,188
675
450
5,913
$41,391
1350
450
23,652
$165,564
1125
750
9,855
$68,985
2250
750
39,420
$275,940
(B) Costos de instalaeion y operation
Los costos de instalaeion dependen de la location, el
terreno, las bases, la protection climatica (los codigos de
fabrication de los contenedores se basan en la cantidad de
sulfuro de hidrogeno en el gas), la acumulacion de NGL y
su capacidad de recuperation, u de la instrumentation y
automatization. La informacion proporcionada por los
fabricantes de estos separadores expresa un costo
promedio de instalaeion de $1,684, incluyendo envio,
armado, y costos de mano de obra. Este costo podria
incrementarse en hasta un 80% dependiendo de factores
espetificos del sitio.
Los separadores instalados en unidades de deshidratacion
existentes son prefabricados e incluyen tuberia, valvulas y
equipo asociado. La instalaeion puede hacerse con un
minimo de tiempo ocioso. Para minimizar los costos de
instalaeion, se sugiere instalar un separador cuando se
esta reparando una unidad de deshidratacion, o cuando se
esta haciendo una reparation mayor (overhaul) del
sistema.
Los tanques de expansion estan disenados como
receptaculos de presion simple, con unas pocas piezas
operativas. En consecuencia, los costos de operation y
mantenimiento (O&M), son despreciables. Los socios han
demostrado que se puede llevar a cabo el mantenimiento
de los separadores durante las practicas de O&M de
rutina.
En las Ilustraciones 5A y 5B se muestran los costos de
capital y de instalaciones de una amplia gama de tipos y
6

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Glycol Dehydrators
(Cont'd)
meclida de tanques de expansion estandar.
Paso 4: Estimar el valor del gas ahorrado.
Pueden lograrse ahorros optimizando el promedio de
circulation unicamente, o instalando un separador de
tanque de expansion, y, en ciertas circunstancias, haciendo
las dos cosas. La Ilustracion 9 muestra como determinar la
cantidad de ahorros de gas a partir de optimizar el
promedio de circulation de TEG sin un separador. Los
ahorros adicionales que surgen de reducir los promedios de
circulation del TEG incluyen:
~ Menores requisites de combustible para el
regenerador. La reduction de la carga en un
regenerador con una exigencia de calor de 1,340 Btu/
gal de TEG circulado puede ahorrar entre $1,272 y
$127,064 por ano, dependiendo de la cantidad de
sobre circulation y del valor calorifico del gas natural,
~ Frecuencia de reemplazo de glicol reducida. Los
expertos de la industria estiman que se pierde 0.5 %
de volumen de TEG por hora. Los ahorros anuales
podrian ir entre $551 (si se reducen los promedios de
circulation de 45 a 30 galones por hora) y $55,146 (si
se reducen de 3,000 a 750 galones por hora).
La instalacion de un tanque de evaporation instantanea le
permite a los socios recuperar la mayor parte del gas que
fue arrastrado en el TEG. La cantidad de gas ahorrada al
instalar un tanque de este tipo es una funcion del tipo de
bomba de circulation del TEG, del promedio de circulation
del glicol del deshidratador y de la presion en el separador.
Normalmente se puede recuperar alrededor del 90% del
metano del TEG usando un separador de tanque de
evaporation.
El tipo de bomba de circulation que se use en el
deshidratador es primordial para la recuperation de gas.
Como regla mnemotecnica, cada galon de TEG que sale del
contactor tiene un pie cubico de metano disuelto. Las
bombas intercambiadoras de energia necesitan gas
adicional de alta presion en conjunto con el que se
encuentra en el flujo de TEG para proveer la energia
necesaria para bombear el TEG delgado de nuevo hacia el
Ilustracion 8: Ahorros potenciales usando un se-
parador de tanque de evaporacion instantanea
Promedios de
circulacion
de TEG
(gal/h)
Bomba intercambiadora
de energfa
Bomba electrica
Mcf/ano
$/ano
Mcf/ano
$/ano
30
710
$4,970
237
$1,659
150
3,548
$24,836
1,183
$8,281
300
7,096
$49,672
2,365
$16,555
450
10,643
$74,501
3,548
$24,836
Ilustracion 9A: Economia de instalar un separador de
tanque de evaporacion instantanea en un deshidrata-
dor con bomba intercambiadora de energia
Promedio
de circula-
cion del
TEG
(gal/h)
Costos de
capital e
instalacion
($)'
Ahorros
de gas2
$/ano
Ahorros
totales3
$/ano
Perfodo de
retorno
(meses)
TIR4
30
$6,967
$4,970
$5,005
17
66%
150
$7,507
$24,836
$25,013
4
333%
300
$9,667
$49,672
$50,012
3
517%
450
$18,7945
$74,501
$75,019
4
399%
1 Tanque de evaporizacion horizontal, 80 % contingencia en la instalacion, tiempo de
estabilizacion de 30 minutos mas el volumen del NGL, cuando se lo recupero.
2Gas valuado en $7.00/Mcf
3 Los ahorros totales mas altos incluyen recuperacion de liquidos de gas natural (si los
hubiera) al 1% del gas recuperado, valuado en $25/barril. Este promedio de recupera-
cion del NGL es para estos ejemplos unicamente, cada sitio debe evaluar su potencial
en forma individual. 4TIR basada en 5 anos.
5Costo para dos tanques paralelos FTS (a medida) ya que el volumen de asentamiento
excede las medidas estandar de un tanque FTS.
Ilustracion 7: Cantidad de gas venteada sin un
tanque de evaporacion y ahorros potenciales.
Asuma que una unidad de deshidratacion con una bomba intercambiadora
circula 150 galones de TEG por hora, con un promedio de recuperacion de
90%, y un precio de gas de $7 por Mcf.
Dado:	L = promedio de circulacion del TEG (gal/h)
G = Promedio de arrastre de metano (regla mnemo-
tecnica es 3 pie cubico/gal para las bombas intercam-
biadoras de energfa, 1 pie cubico/gal para bombas
electricas).
Calcule:	V = cantidad de gas venteado anualmente (Mcf/ano)
V	= (L* G) * 8,760 (horas por ano) + 1000 cf/Mcf
V	= 150 gal/h *3 scf/gal* 8,760 hs/ano + 1000 cf/Mcf
V	= 3,942 Mcf/ano
Ahorros = 3,942 Mcf X 0.9 X $7/Mcf = $24, 835 por ano
7

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Glycol Dehydrators
(Cont'd)
Ilustracion 9B: Economia del separador de tanque de
evaporacion en un deshidratador con bomba electrica
Promedio
de circula-
cion del
TEG
(gal/h)
Costos de
capital e
instalacion
($)'
Ahorros
de gas2
$/ano
Ahorros
totales3
$/ano
Perfodo de
retorno
(meses)
TIR4
30
$6,9675
$1,669
$1,670
51
6%
150
$6,967
$8,281
$8,338
11
117%
300
$6,967
$16,555
$16,572
6
237%
450
$9,667
$24,836
$24,869
5
257%
1	Tanque de evaporizacion horizontal, 80 % contingencia en la instalacion, tiempo de
estabilizacion de 30 minutos mas el volumen seminal del NGL, cuando se lo recupero.
2	Gas valuado en $7.00/Mcf
3	Los ahorros totales mas altos incluyen recuperacion de liquidos de gas natural (si los
hubiera) al 1% del gas recuperado, valuado en $25/barril. Este promedio de recupera-
cion del NGL es para estos ejemplos unicamente, cada sitio debe evaluar su potencial
en forma individual. 4TIR basada en 5 anos.
5 Costo para el tanque estandar mas pequeno.
contactor. Como resultado, incrementan la cantidad de
metano arrastrado a ties pies cubicos por galon de TEG
circulado.
La ilustracion 7 muestra como calcular la cantidad de
metano venteado al no haber un separador de tanque de
evaporacion instantanea, asi como el valor del gas que
podria ahorrarse usando uno. Este ejemplo asume que se
optimizan los promedios de circulacion de TEG.
La Ilustracion 8 compara los ahorros potenciales utilizando
un separador, calculados para bombas de intercambio de
Los socios de Natural Gas STAR y otros expertos de la industria han
identificado cinco razones comunes por las cuales los operadores de
los deshidratadores de glicol sobre-circulan el TEG:
*	Las bombas a gas intercambiadoras de energia pueden contaminar al glicol
delgado, haciendolo menos efectivo para absorber agua de la corriente de gas
humedo. Para compensar, los operadores sobrecirculan para obtener la misma
disminucion del punto de rocio que obtendrian si un glicol no contaminado
circulara a un promedio mas lento.
*	Se fijan lo promedios de circulacion para que se adecuen a la capacidad de la
planta, en lugar de a la capacidad real.
*	Los promedios mas altos aseguran una deshidratacion adecuada a promedios
de salida fluctuantes.
*	Las unidades deshidratadoras se encuentran en sitios remotos, tornando
inconvenientes a los ajustes frecuentes.
*	Los deshidratadores son operados por contratistas independientes que tienen
muy poco incentivo para optimizar el promedio de circulacion y reducir las
perdidas de metano.
energia y electricas a promedios de circulacion diferentes.
Como muestra la ilustracion, las unidades de
deshidratacion mas pequenas, y las unidades con bombas
de circulacion electricas tienen un potencial economico mas
bajo para pagar el costo de un separador.
Es importante notar que pueden generarse ingresos
adicionales de la venta de liquidos de gas natural (NGLs).
Al tratar el gas rico de production, los NGLs a menudo
condensan y son separados en el separador de tanque de
evaporacion rapida. La cantidad varia basada en la
temperatura, las presiones en el contactor y en el tanque
de evaporacion, la composition del gas producido y el gas
arrastrado en el TEG. Esta es una evaluation muy
especifica para el sitio, mas alia del alcance de este
estudio.
Paso 5: Conducir un analisis economico.
Como se demostro en el Paso 4, la optimization de la
circulacion de glicol a un promedio mas bajo siempre
ahorrara dinero. Esta es la razon por la cual los socios
deben emprender esta action primero, sin importar si se
decide o no instalar un separador. El resto del presente
analisis se enfoca en los separadores de tanque de
evaporacion rapida, y asume que el promedio de
circulacion del glicol ya ha sido optimizado.
Una vez que se han estimado los costos de capital e
instalacion y el valor de gas ahorrado, los socios deben
conducir un analisis economico. Una forma simple de
Ilustracion 10: Impacto del precio del gas en el
analisis economico

$3/
Mcf
$5/Mcf
$7/Mcf
$8/Mcf
$10/Mcf
Valor del gas
ahorrado
$10,644
$17,740
$24,836
$28,384
$35,480
Perfodo de re-
torno (meses)
9
6
4
4
3
Tasa Interna de
Retorno (TIR)
142%
238%
333%
380%
475%
VNA
$33,515
$60,414
$87,314
$100,763
$127,663
evaluar la economia es por medio de un analisis de flujo de
caja (cash flow) descontado, en el cual los costos de
instalacion del primer ano para instalar el separador se
comparan contra el valor descontado del gas ahorrado (mas
las ventas de NGLs) a lo largo de la vida economica del
8

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Glycol Dehydrators
(Cont'd)
proyecto.
Las Ilustracion 9A y 9B presentan resultaclos hipoteticos cle
este tipo de analisis. Todos los sistemas, excepto los mas
pequenos, se pagaran a si mismos en menos de un ano al
instalar un separador con una bomba de intercambio de
energia. Aquellos con una bomba electrica lo haran en
menos de dos anos y medio.
Estas ilustraciones tambien ejemplifican el efecto de los
NGLs en el analisis. Debido a que las bombas
intercambiadoras de energia arrastran ties veces mas gas
natural con el TEG rico que las electricas, el TEG libera
mas NGLs en el separador de tanque de evaporation
instantanea. Como resultado, un sistema de deshidratacion
de glicol con una bomba intercambiadora de energia
necesita un tanque mas grande. El aumento de ingresos
debido a las ventas de NGL justifica el costo adicional de
los tanques mas grandes. Con una bomba electrica, no hay
NGLs en cantidades economicas en el TEG, por lo tanto
pueden usarse tanques estandar de tamano menor para
promedios de circulation de entre 30 y 300 galones/hora.
Sin embargo, cuando se necesita un tanque de 450 gal/hora,
puede obtenerse una pequena cantidad de NGL y venderla
para reducir el costo del tanque.
La economia de la instalacion de un separador de tanque de
evaporation instantanea y de la optimization de los
promedios de circulation de glicol depende por completo de
la factibilidad del sitio para usar todo el gas recuperado en
el tanque. Los socios han informado de casos en los cuales
las instalaciones deshidratadoras en la cabeza del pozo no
incluian un compresor a motor, y el consumo de gas
combustible del revaporizador era mucho menor que el
recuperado en el tanque de evaporation rapida. En este
caso, el gas recuperado sobrante debia ser venteado a la
atmosfera. En este tipo de operation, la optimization de la
circulation de glicol tiene un valor economico por reducir el
gas venteado desde el tanque. Deberia considerarse el uso
de combustible en el sitio para evaluar el nivel de ahorros
por el empleo de ambos metodos.
El precio del gas puede influenciar el proceso de decision al
estimar las opciones para instalar tanques de evaporation
instantanea en deshidratadores de glicol. La Ilustracion 10
muestra un analisis economico de la instalacion de un
separador de tanque de evaporation instantanea en un
deshidratador de glicol con un promedio de circulation de
glicol de 150 gal/hora y una bomba intercambiadora de
energia a diferentes precios de gas natural.
Lecciones aprendidas
Los promedios de circulation del TEG en los
deshidratadores de glicol son a menudo dos o ties veces
mas altos que el nivel necesario para retirar el agua del gas
natural. La mayoria de los deshidratadores de production
no tienen tanques de evaporation instantanea, los cuales
proporcionan un metodo efectivo para recuperar valioso
metano del TEG, que si no seria venteado a la atmosfera.
Los socios de Natural Gas STAR ofrecen las siguientes
lecciones aprendidas:
*	Para mantener los promedios de circulation cerca de
un optimo, debe entrenarse al personal de O&M o a
los contratistas en el metodo para calcular y ajustar
los promedios de circulation, incluyendo una zona de
trabajo con parametros seguros (comfort zone)
Incorporar el ajuste del promedio de circulation a las
practicas regulares de O&M.
*	Los operadores no deben reducir la cantidad de glicol
en el sistema, en lugar del promedio de circulation;
esto no lograra los ahorros deseados. La reduction de
la cantidad de glicol puede causar problemas con la
hidraulica de la bandeja, el rendimiento del contactor
y hacer fallar los intercambiadores de calor de glicol-a
-glicol.
*	Identifique todos los deshidratadores sin separadores
de tanque de evaporation instantanea y reuna la
information necesaria para evaluar la economia de su
instalacion.
*	En aquellos lugares donde hay energia industrial (440
voltios o mas), si se reemplaza una bomba de
intercambio de energia por una electrica a motor, se
puede reducir el gas arrastrado con el TEG en tanto
como dos tercios, reduciendo de esta manera
emisiones de metano. En los lugares donde solo existe
servicio de 220 voltios, una bomba hibrida que
combine el intercambio de gas-energia con la
electricidad para reducir la absorcion de metano
tambien puede reducir el metano absorbido por el
TEG y bajar las emisiones (ver Lecciones Aprendidas
de EPA: Reemplazo de bombas de glicol asistidas a
gas por bombas electricas).
*	Dirigir el metano recuperado a la suction del
compresor o a ser utilizado como combustible. Los
socios han informado que el metano recuperado a
veces contiene demasiada agua para ser usado en
sistemas de instrumentos neumaticos.
*	Junte todos los liquidos de gas natural vendibles del
9

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(Cont'd)
separaclor cle tanque de evaporation instantanea, ya
que pueden ser una fuente potencialmente importante
de ingresos adicionales.
*	Con el transcurso del tiempo, los sellos den las
bombas intercambiadoras de energia a gas pueden
perder, contaminando el glicol delgado y reduciendo la
efectividad de la deshidratacion. Los operadores no
deben compensar el glicol contaminado
incrementando el promedio de circulation del TEG.
Debe evaluarse la reparation o reemplazo de la
bomba intercambiadora de energia.
*	Registre la reduction en cada deshidratador e
informela en el Informe anual a Natural Gas STAR.
Nota: los ahorros de metano obtenidos por medio de la
instalacion de tecnologias requeridas por las
regulaciones NESHAP no deben ser informadas al
programa voluntario de reduction de metano de
Natural Gas STAR.
Referencias
American Petroleum Institute. Specification for Glycol-
Type Gas Dehydration Units (Spec 12GDU). July 1993.
Garrett, Richard G. Rotor-Tech, Inc. Personal contact.
Gas Research Institute Environmental Technology and
Information Center (ETIC). Personal contact.
GRI and U.S. EPA. Methane Emissions from Gas-Assisted
Glycol Pumps. January 1996.
Griffin, Rod. Sivalls, Incorporated. Personal contact.
Henderson, Carolyn. U.S. EPA Natural Gas STAR
Program. Personal contact.
Moreau, Roland. Exxon-Mobil Co. USA. Personal contact.
Robinson, R.N. Chemical Engineering Reference Manual,
Fourth Edition. 1987.
Reuter, Curtis. Radian International LLC. Personal
contact.
Rueter, C; Gagnon, P; Gamez, J.P. GRI Technology
Enhances Dehydrator Performance. American Oil and Gas
Reporter. March 1996.
Rueter, C.O.; Murff, M.C.; Beitler, C.M. Glycol Dehydration
Operations, Environmental Regulations, and Waste
Stream Survey. Radian International LLC. June 1996.
Tannehill, C.C; Echterhoff, L.; Leppin, D. Production
Variables Dictate Glycol Dehydration Costs. American Oil
and Gas Reporter. March 1994.
Tingley, Kevin. U.S. EPA Natural Gas STAR Program.
Personal contact.
10

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United States
Environmental Protection Agency
Air and Radiation (6202J)
1200 Pennsylvania Ave., NW
Washington, DC 20460
October 2006
La EPA ofrece los metodos de estimar emisiones de metano en este documento como una herramienta para desarrollar estimaciones
basicas de las emisiones de metano. Las formas de estimar emisiones de metano que se encuentran en este documento pueden no
conformar con los metodos de la Regla para Reportar Gases de Efecto Invernadero 40 CFR Parte 98, Subparte W y otras reglas de la
EPA en los Estados Unidos.
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