Resumo AV2 Gas1

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Tratamento e processamento do gás natural
O gás natural consiste em uma mistura de hidrocarbonetos, cuja composição inclui compostos do metano ao hexano (basicamente metano e etano). Normalmente, em um reservatório típico de petróleo, o gás não se encontra livre, mas associado ao petróleo (óleo) e a água, formando uma mistura trifásica. Devido a essa característica, o gás natural pode ser encontrado na natureza de forma associada ou não associada.
1. Introdução
O gás natural associado é proveniente de um reservatório produtor de óleo (tem pouca quantidade de gás livre), enquanto o gás natural não associado provém de um reservatório produtor de gás, onde pequenas quantidades de óleo podem ocorrer.
Quanto a sua utilização, o gás natural pode ser prioritariamente consumido nas instalações de produção, para elevação artificial (“gas lift”), para recuperação secundária (injeção nos poços), ou ainda para geração de energia.
O gás natural pode ser caracterizado de diversas maneiras, por exemplo:
- gás “molhado” – quando o gás natural contém um teor de metano menor que 85 %;
- gás “seco”- é o gás natural tratado ou vindo direto do poço, que contem menos que 15 litros de condensado por 1000 metros cúbicos de gás;
- condensados – são uma mistura de hidrocarbonetos e outros componentes que estão na forma gasosa no reservatório, mas que se condensam como líquidos durante o processo de produção;
- gases ácidos – são aqueles que contém um alto teor de gás sulfídrico ou dióxido de carbono. O transporte de gás natural através de gasodutos restringe a presença do dióxido de carbono para teores menores que 2 %.
O gás natural no estado bruto pode ser processado em diversas frações:
- gás natural na sua forma comercial, contendo uma composição específica, com um teor de cerca de 90 % de metano e 10 % em outros alcanos leves;
- líquidos de gás natural, que é um produto derivado do processamento do gás, consistindo em uma mistura contendo etano (pequeno teor), propano, butano e alcanos de peso molecular maior, sendo utilizado como matéria prima na indústria petroquímica (também conhecido como gasolina natural);
- gás natural veicular, cuja composição é basicamente metano, com um pequeno teor de etano;
- gás liquefeito do petróleo, que se refere a ao propano ou butano, mais comumente a uma mistura desses dois compostos que foi comprimida a uma pressão de 200 a 900 kPa, para ser comprimida. É normalmente acondicionada em cilindros para uso doméstico como combustível, sendo também usado como propelente em aerossóis e como refrigerante (exemplo, ar condicionados).
O gás natural extraído do reservatório deve ser processado de modo a se obter as especificações necessárias ao transporte e distribuição. Na indústria petroquímica, essa operação é chamada de condicionamento do gás e tem como objetivo remover compostos e materiais que possam alterar as características do gás, bem como evitar danificar os equipamentos empregados no seu procesamento.
2. Condicionamento do gás
Condicionamento de gás é um termo genérico, que abrange vários processos unitários, pertencentes a um sistema geral de processamento primário de óleo e gás. Os processos comumente utilizados no condicionamento de gás são os seguintes:
- separação de óleo e gás;
- depuração do gás;
- filtração do gás;
- desulfurização;
- desidratação;
- compressão;
- injeção de inibidores de hidratos.
Os principais problemas associados ao processamento do gás envolvem basicamente a remoção de gases ácidos, água e resíduos sólidos. Os gases ácidos, quando presentes em concentrações elevadas podem comprometer a qualidade do gás, impedindo sua comercialização e transporte.
Já a presença de sólidos em altos teores pode comprometer a integridade física do sistema de transporte de gás, através de erosão e corrosão da tubulação. Como se trata de um gás, o principal equipamento utilizado no seu transporte é o compressor e, como este deve operar sem a presença de líquidos, é fundamental a remoção da água associada ao gás.
Alguns poços possuem o gás natural em determinado nível de composição, que permitem que eles sejam enviados diretamente para a unidade de tratamento de gás e/ou compressão do mesmo. Na maior parte dos casos, entretanto, o gás vem associado ao óleo e a agua, além de outros contaminantes, de modo que uma separação primária desses fluidos se faz necessária. Tal processamento se faz em equipamentos chamados separadores.
2.1. Separação de óleo e gás
Separadores nada mais são que vasos pressurizados, contendo determinados acessórios que ajudam a separar as fases provenientes do reservatório. Os separadores podem ser bifásicos, quando separam gás do(s) líquido(s), ou trifásicos, quando separam gás, óleo e água. Os separadores podem ter formas variáveis e capacidades diferentes, os mais comuns são os separadores que empregam a gravidade como força principal agindo na separação.
Os tipos mais comuns de separadores gravitacionais são os separadores horizontais e os separadores verticais. No processo de separação, a mistura trifásica proveniente do poço é admitida em um separador horizontal, com um tempo de retenção típico em torno de 5 minutos, permitindo que o gás alcance a parte de cima do separador, a água ficando na base do separador e a fase óleo no meio.
Exemplo de separador horizontal
Exemplo de separador vertical
Normalmente são empregados vários estágios (no máximo três) de separação para se conseguir um grau de separação adequado. A pressão de operação é reduzida progressivamente através de cada estágio de separação, de modo que os separadores, em termos de pressão, podem ser classificados em separadores de alta pressão, de pressão intermediária, e de baixa pressão. Essa redução progressiva de pressão evita que hidrocarbonetos mais pesados sejam vaporizados e incorporados a fase gasosa, sendo arrastados juntamente com o gás natural.
Após a separação das três fases, a corrente gasosa entra na etapa de depuração e filtração, que tem como finalidade a remoção de gotículas de óleo de pequeno tamanho. Esse processo é feito no próprio separador, em função da presença de acessórios específicos como extratores de névoa e filtros específicos para a remoção de gotículas de óleo e água.
2. Remoção de gases ácidos
Os principais processos empregam princípios fisico-químicos variados:
- absorção: envolve a passagem do gás (e seus contaminantes) através de um líquido, para a retirada dos componentes de caráter ácido. O processo de absorção por aminas (principalmente a monoetanolamina, MEA) é muito empregado para remoção de ácido carbônico e gás sulfídrico. Basicamente, o gás é lavado em contracorrente pela amina, os ácidos são removidos, gerando dois produtos: o gás “doce” e a amina contendo as substâncias ácidas (que irá para uma unidade de regeneração da mesma)
- o processo de adsorção, onde o gás entra em contato com um sólido, ocorrendo a remoção dos componentes ácidos. O gás purificado é removido, e o sólido é regenerado;
- processo criogênico, onde um turbo-expansor é usado para abaixar a temperatura do gás para um valor abaixo do ponto de orvalho, onde o gás é removido.