Métodos de Tratamento do Gás Natural Na Angola LNG

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INTRODUÇÃO
O gás natural é uma fonte de energia que vem apresentando crescimento nas matrizes energéticas de vários países, este crescimento tem sido de grande importância para a economia mundial, por isso tem sido criado varias políticas e métodos para um maior aproveitamento e crescimento na indústria do gás.
CAPÍTULO:1.FUNDAMENTOS DO PROJECTO ANGOLA LNG
1.1.Histórico
 Historicamente o gás associado era reinjetado nos reservatórios de petróleo bruto, ou queimado, e as emissões de carbono eram lançadas na atmosfera, causando danos a camada de ozono e ao meio ambiente. Por isso surgiu a necessidade de se processar e tratar o gás para o seu aproveitamento economico.
1.2.Conceito da Angola LNG
 O Angola-LNG é um projeto construído para criar valor a partir de recursos de gás offshore, é um dos maiores investimentos de sempre e único na industria de petróleo e gás em angola.
 Localizado na cidade do Soyo província do Zaire,o projecto Angola LNG é o resultado de um consórcio das maiores empresas de petróleo e gás em Angola nomeadamente:
		
	Sonangol
	22.8%
	
	Chevron
	36.4%
	
	BP
	13.6%
	
	Total 
	13.6%
	
	ENI 
	13.6%
	
	
 Fig.1.1-Constituição da Angola LNG
1.3.Início de produção da fábrica da Angola LNG
 A construção da fábrica teve início no ano de 2008, e empresa teve inicio a sua produção a partir do ano 2013 e nesta altura o primeiro carregamento de LNG ocorreu ao 13 de Junho de 2013.
 A Angola LNG tem um potencial para produzir um bilhão de pés cúbicos de gás limpo por dia, e de processar e lançar anualmente no mercado global 5,2 milhões de toneladas de Gás Natural Liquefeito (LNG). O projecto abastecerá também o mercado angolano para ajudar a satisfazer as necessidades energéticas da indústria e de consumo local.
 A fábrica  da Angola LNG é abastecido de gás a partir de uma gama diversificada de fontes, a fonte primária será inicialmente gás associado do offshore, das operações petrolíferas dos blocos 15, 17 e 18. Posteriormente será estabelecida ligação aos blocos 0 e 14 e, mais tarde, aos blocos 31 e 32. O Angola LNG irá também desenvolver e produzir gás não associado a partir de descobertas dedicadas, em função das suas necessidades, nas áreas dos blocos 1 e 2.
		Fig.1.2- Planta da Angola LNG
1.4.Capacidade da fábrica
 A fábrica foi projetada para armazenar 360.000 gás natural liquefeito (LNG) em tanques de contenção total. e outras facilidades para armazenagem de LPG e condensados, Dispondo de uma frota permanente de sete navios tanque de LNG, e três terminais de carregamento de (LNG, líquidos e butano comprimido) com capacidade de receber navios de 145.000-205.000metros cúbicos.
 E uma extensa rede de gasodutos de mais de 500 km abastece de gás a fábrica de processamento e liquefação do Soyo, a partir de campos de petróleo offshore.
 A rede de gasodutos transportará inicialmente a matéria-prima a partir de Blocos 15, 17 e 18. Está em construção o gasoduto submarino para fazer a ligação da fábrica do Angola LNG com os Blocos 0 e 14, situados ao norte do rio Congo. A seu tempo, o Angola LNG pretende ligar a rede de gasodutos com os blocos 31 e 32, bem como com as áreas de jazidas de gás não associado nos Blocos 1 e 2.
 A rede de gasodutos é propriedade da Sonangol E.P. e é operada pela Sociedade de operações e manutenção de gasodutos (SOMG) uma empresa criada para o transporte de gás dos blocos para a fábrica em terra.
 Uma vez em terra, o gás proveniente de diferentes blocos passa por uma estação de medição, antes de entrar no fluxo geral de alimentação para limpeza e processamento.
	Fig.1.3- Rede de Gasodutos 
1.5. Função hidrocarboneto
Função da química orgânica formada por moléculas compostas apenas por átomos de carbono e hidrogénio (moléculas apolares).
• Metano CH4
• Etano C2H6
• Propano C3H8
• Butano C4H10
Fórmula Geral: 
1.6.Conceito de Contaminante do Gás Natural
A. Heterótomo - Átomo diferente de carbono e hidrogénio, constituindo moléculas diferenciadas, não pertencentes à função hidrocarboneto.
B. Contaminantes do gás natural
B.b. Associação a Heterótomos
Enxofre (S): H2S, Mercaptans (RSH)
Oxigénio (O): H2O, CO2, Fenóis, AC. Orgânicos
Nitrogénio (N): N2, Aminas, Amidas, NO2
1.7. Características gerais
Poder calorífico superior a 9400 kcal/m3;
Grande estabilidade de chama;
Inflamável nos limites de 5 a 15 % de mistura com ar;
Mais leve que o ar, se dispersa rapidamente;
Temperatura de ignição entre 593ºC e 704ºC;
Isento de enxofre, vanádio e sódio (ausência de processo corrosivo).
Maior relação H/C (4:1) (queima limpa com baixa emissão de Poluentes);
Característica antidetonante (altas taxas de compressão);
Menor formação de depósitos, maior duração do lubrificante,
Menor desgaste do motor;
Odorado com produtos do tipo mercaptans.
1.8. Propriedades físico-químicas		
Poder Calorífico Superior (PCS) - Energia na forma de calor, (água formada no estado líquido);
Poder Calorífico Inferior (PCI) - Energia na forma de calor, (água formada no estado gasoso). 
Diferença- Entalpia de condensação da água;
Densidade Relativa (ρ) - Massa do gás por massa de ar seca;
Índice de Wobbe (IW) - IW = PCS / √ d; Energia disponibilizada em um sistema de combustão por um orifício injetor. Dois gases diferentes, com mesmo IW disponibilizarão a mesma quantidade de energia.
Poder antidetonante - Capacidade do combustível resistir a pressão sem detonar (resiste a taxas de compressão de 1:16);
Número de Metano (NM) - Capacidade antidetonante do gás natural (limites: C1=100, H2=0; Faixa normal do gás natural: 78 a 82);
No octano do gás natural - faixa de 115 a 130 (metano puro=140);
Ponto de Orvalho - Temperatura que ocorre a formação da primeira gota de líquido quando o gás é resfriado ou comprimido.
CAPÍTULO 2: ETAPAS DO TRATAMENTO E PROCESSAMENTO DO GÁS NATURAL.
3.1. Processo Joule-Thomson
		Fig.1.4-Processo Joule Thomson 
2.2.Unidades do gás
 Fig.1.5-Esquemas de Unidade do Gás 
Unidade (11) de estabilização do gás
● O gás de alimentação é encaminhado pela primeira vez para o recebimento de gás de alimentação da unidade 11 e estabilização de condensado, onde o receptor de porco de linha AG e o coletor de lingotes comuns estão localizados.
● É também onde a redução de pressão e a medição de cada linha de gás de alimentação (AG) ocorrem, bem como a estabilização de eliminação de hidrocarbonetos pesados da própria unidade e outras unidades.
Unidades (12/13) de remoção de gás ácido/desidratação e remoção de mercúrio
● O gás de alimentação é aquecido antes de entrar na unidade de remoção de gás ácido (Unidade-12) para remover dióxido de carbono () e sulfato de hidrogênio ().
● A unidade de remoção de gás ácido (AGRU) remove o dióxido de carbono e o sulfeto de hidrogênio do gás de alimentação através da coluna do absorvente, recirculando o solvente BASF AMDEA (solvente de Metil-DiEthanol-Amine).
● O deve ser removido para evitar problemas de congelamento no sistema de liquefação a jusante, enquanto o também deve ser removido para atender às especificações de enxofre de GNL antes que o gás de alimentação vá para a Unidade 13.
● O gás de alimentação é então desviado para a Unidade 13 de Desidratação e Remoção de Mercúrio para remover vestígios finais de água e mercúrio.
Unidade 14/15/16
● O gás de alimentação é alimentado para a Unidade 14 (Refrigeração com propano) e é arrefecido até aprox – 30ºc.
● O gás de alimentação é então desviado para a Unidade 15 e a Unidade 17 para um resfriamento e separação adicionais de componentes pesados e leves (metano).
● O gás de grau LNG é então alimentado para a Unidade 16 que é liquefeita e arrefecida até -160ºc antes de ir para o tanque de armazenamento para o carregamento do navio.
2.3.Unidade de condensados
		Fig.1.6.Unidade de CondensadosA Unidade de Refrigeração de Etileno arrefece, condensa e engula ligeiramente sub-arrefece o gás, arrefece e condensa (é em cascata para) a descarga do compressor de metano e condensa e sub-arrefece refluxo para a coluna de remoção de Heavies V-1701.
• A Unidade é composta de seção de compressão de etileno e refrigeração e o expansor de gás de alimentação que conduz um gerador.
• Refrigerante de propano arrefece o alimento antes da liquefação, condensa (é em cascata para) descarga do compressor de etileno, condensa parcialmente o refluxo da coluna de remoção de Heavies e descarga do compressor de metano de superaquecimento.
• O propósito da Unidade de Remoção de Heavies é alcançar a gama de aquecimento de BTU requerida do produto LNG enquanto atinge a especificação de recuperação de propano.
• A Unidade de Compressão e Liquefacção de Metano é onde o gás de alimentação condensado é exibido em três níveis de pressão sucessivamente, com o líquido da última etapa é bombeado através de bombas de transferência de GNL aos Tanques de armazenamento de GNL.
• O vapor de cada tambor de flash é re-comprimido e reciclado para pontos a montante das operações de condensação de gás de alimentação, que utilizam refrigeração de etileno
, e Processo de condensação.
● A Instalação de Planta de LNG também produzirá e exportará butano refrigerado (), refrigerante Propano e Condensado
● + provenientes da Unidade 17 e condensar hidrocarbonetos da Unidade 11 e outras unidades, serão processados posteriormente na Unidade 18, em que o butano, o propano e o condensado são separados.
● O condensado apenas passará por processo de destilação e, posteriormente, será restrito ao seu tanque de armazenamento de telhado flutuante dedicado
● O butano e o propano serão tratados e resfriados antes de entrar em seus tanques de armazenamento refrigerados individualmente
● O butano, o propano e o condensado serão exportados para o seu mercado através de instalações de carregamento dedicadas individualmente.
• A Unidade de Tratamento e Tratamento de GLP separa os produtos Propano (), Butano (), Pentano e Condensado por meio do processo de destilação.
• O sistema de tratamento de produtos de GLP (e ) é composto por dois tratantes de produtos regeneráveis (V-1840A / dois tratamentos de produtos regeneráveis (V-1850A / e um sistema de regeneração compartilhado. Os Treaters contêm leitos de peneiras moleculares que adsorram compostos de enxofre e água.
2.4.Tanques de (propano), (butano) e condensados e carregamento.
			Fig.1.7-Tanques
Tanques de (Butano), (Propano) e condensados e carregamento
• O tanque de armazenamento de produtos é um tanque atmosférico de dupla parede / contenção total com uma capacidade líquida de 88.000.
• O tanque de armazenamento de produtos é um tanque atmosférico de dupla parede / contenção total com uma capacidade líquida de 59.000.
2.5.Sistema de Butano Pressurizado
● Uma instalação separada é fornecida para transferir o produto da temperatura ambiente para instalações de carregamento de navio pressurizado.
● O produto pressurizado é feito durante o carregamento do navio usando uma das três bombas de carregamento de produtos refrigeradas (submersíveis) instaladas no tanque de armazenamento do produto que transferem o produto para a bomba de reforço para atender a pressão de carregamento especificada do navio.
● A bomba de reforço transfere o produto para o aquecedor pressurizado, onde é aquecido a uma temperatura consistente com os limites do recipiente de transporte (mínimo de 6°c).
● O produto é transferido para um espaço de carregamento dedicado e é carregado no navio através do braço de carga pressurizado.
			Fig.1.8-Sistema de Butano Pressurizado
2.6.Sistema do Gás domestico
			Fig.1.9.Sistema de Gás Domestico
● O Sistema de Gás doméstico é projetado para fornecer até 125 MMSCFD de gás doméstico para a comunidade, como o Projeto de Usina de Soja proposto.
● O fornecimento normal de gás doméstico virá da Unidade 13 e da Unidade 16 da Instalação da Planta de GNL.
● Um sistema doméstico de gás de reserva (BDGS) é fornecido como um backup para o sistema de abastecimento de gás doméstico normal.
● O BDGS só estará em operação quando a instalação de GNL for desligada para atividades de manutenção planejadas em que o fornecimento de gás de alimentação para o BDGS será de qualquer uma das tubulações da AG.
● Dentro do BDGS, o gás é reduzido em pressão, aquecido e tratado para remoção de e depois direcionado para o gasoduto doméstico de gás.
CAPÍTULO.3.LIQUEFAÇÃO DO GÁS 
A liquefação consiste em processos termodinâmicos que promovem a mudança de estado dos gases do gasoso para o estado líquido. Devido às características de alguns gases, o metano entre eles, a mudança para o estado líquido pode não ocorrer com a elevação da pressão, sendo necessária a adoção de resfriamento. Para tais gases, chamados criogénicos, a temperatura acima da qual não existe uma mudança distinta das fases liquido e vapor, a temperatura crítica, se encontra abaixo da temperatura ambiente. A liquefação do gás natural permite estocá-lo e transportá-lo sob forma condensada em condições técnico-económicas viáveis. Como pesa menos de 500/kg, não necessita de uma estrutura mais forte do que se fosse para a água. Se o gás fosse comprimido a estrutura necessitaria de mais aço.
			Fig.2-Unidade de Liquefação
3.1.Cacterísticas relevantes do GNL
Incolor;
Inodoro (é necessário adicionar aroma para a utilização comercial);
Temperatura do líquido à pressão atmosférica é entre (- 165ºc) e (-155ºc) dependendo da composição;
Pressão da planta entre poucos bares até 75 bar;
Densidade relativa entre 0,43 a 0,48 conforme a composição;
Calor de vaporização latente de 120Kcal/kg;
Elevada taxa de expansão. A vaporização de 1 de GNL produz entre
560 e 600 de gás( condições PTN).
3.2 Os benefícios do GNL no LNG
Entre os benéficos gerados pela utilização dos GNL no LNG
Facilidade de armazenagem, sua combustão libera menos gases poluentes;
Ele é bastante energético, muito eficaz, alem de ser mais barato que o álcool e a gasolina;
Diminuir o gás de queima dos blocos e contribuir no gás de estufa;
Contribuir para a economia do país; 
Ser autossustentável produzindo gás doméstico;
Contribuir para o desenvolvimento da província do Zaire 
E parceria com várias outras instituições.
CAPITULO 4. APLICAÇÃO
	Fig.2.2-Aplicações do Gás
4.1.Evolução do Consumo
				Fig.2.3-Gráfico de Evolução de Consumo
 4.2.REQUISITOS DE QUALIDADE
Facilidade de liquefação sob pressão;
Transportado no estado líquido;
Combustão no estado gasoso nas condições ambientais;
Maior facilidade de queima; Composição uniforme;
Não poluente; Não corrosivo;
Alto poder calorífico e combustão completa;
Composição uniforme;
Constância na relação ar/combustível;
Combustão completa, limpa e sem resíduo;
Reduzido teor de enxofre;
Alto poder calorífico;
Segurança no uso.
4.3.MÉDIA DO CONSUMO DE LNG NO MUNDO
Fig.2.4-Gráfico de Consumo de LNG no Mundo
4.4.RESERVAS DE GN NO MUNDO
Fig.2.5-Gráfico das Maiores Reservas de GN no Mundo	
4.5.Oferta x Demanda
		Fig.2.6-Oferta e Demanda
4.6. Critérios de Emissão
Os critérios de emissão ambiental são estabelecidos na base de design ambiental 3DR-H04F-00002.
	 Sox 
	150 ppmv max in stack gas.
	 Nox
	157 ppmv max in stack gas.
45 ppmv max in gas turbine stack gas
	
	0.35 tonne of per tonne of LNG
	 Formaldehyde
	0.08 μg/Nm3 (0.065 ppbv) max average annual concentration
As emissões máximas de n-hexano e BTEX não devem exceder 10 toneladas / ano para qualquer indivíduoComponente e 25 toneladas / ano total para todos os componentes.
CAPITULO.5: Política Ambiental da Angola LNG
A Angola LNG reconhece a importância da proteção ambiental nos locais em que desenvolve a sua atividade. Assim sendo, e de acordo com os princípios de Excelência Operacional, a Política Ambiental da Angola LNG caracteriza-se por:
Cumprir a legislação e normas existentes sobre a proteção;
Conduzir as operações de forma a assegurar o respeito pela qualidade do ambiente;
Colaborar com o governo, a nível nacional e local, na análise dos problemas ambientais que forem surgindo e na preparação de padrões ambientais rentáveis e científicas;
Manter procedimentos ambientais eficientes e equipamento compatível coma tecnologia disponível;
Responder de modo rápido e eficaz a quaisquer incidentes ambientais.	
5.1.Posição da Angola LNG sobre a Biodiversidade
A preservação de todos os recursos biológicos tem sido, e continuara a ser, um dos maiores compromissos da Angola LNG.
O plano de Gestão da Biodiversidade da Angola LNG abrange as seguintes áreas:
Proteger a Biodiversidade em todos os lugares onde a empresa desenvolve as suas atividades;
Participar em parcerias, colaborações e contribuições em prol da proteção e preservação da Biodiversidade;
Divulgar promover e acompanhar as atividades ligadas a proteção de toda a vida selvagem;
Apoiar a pesquisa e a educação sobre ambiente nas escolas e comunidades.
				Fig.2.7.Biodiversidade
5.2.O estado actual da fábrica
2011 -Entrada do primeiro gás na Fábrica.
2013- Primeiro carregamento de LNG
2014- Falha catastrófica que levou a um grande lançamento de hidrocarboneto
2014 a 2016 – Paragem completa da Fábrica para:
Implementação de medidas de Correção e Prevenção
Melhorias do Sistema de Desidratação e Remoção do Mercúrio:
Instalação de 4 novos Separadores para remoção dos gases ácidos e ajudar no processo de desidratação. 
Instalação do Controlo da Unidade de Ponto de Orvalho de Hidrocarbonetos (HCDP)
2016 Arranque e produção de LNG, LPG e condensados 
Já esta a produzir a mais de 200 dias sem interrupções.
Foram vendidos ate hoje 49 carregamentos de LNG.
Para além do LNG exportou-se também Propano, Butano e Condensados.
Tem uma capacidade de 1075MMSCFD mas neste momento esta a operar abaixo da sua capacidade aproximadamente 700MMSCFD (sendo essa a media do consumo atualmente) devido as restrições de gás dos fornecedores.
A planta terá uma paragem de serviço por aproximadamente 40 dias em 2018 para reparações na fábrica.
Embora com muitos desafios Angola LNG já tem sido uma realidade.
Conclusão
Concluímos que explanar acerca do mesmo trouxe para nós a capacidade de compreender a complexidade dos princípios descritos para tratamento e processamento do gás, para torná-lo livre de líquidos removendo-os através do processo de desidratação, e de gases ácidos excessivos retirados através da etapa de dessulfurização, após o tratamento do gás enquadra-se o processamento do gás natural onde se descrevem os processos termodinâmicos desenvolvidos para viabilizar a separação das frações do gás, tornando-o benéfico para o consumo interno da indústria, e para exportação viabilizando assim a comercialização.