El glicol que sale de una unidad de TEG por cualquier lugar que no sea como producto pobre le cuesta tres veces. Paga por la reposición, arriesga que el gas húmedo llegue a la línea de venta y genera un problema de emisiones y de mantenimiento. El espumado, los intercambiadores ensuciados y una columna de destilación mal ajustada suelen aparecer en la misma unidad al mismo tiempo, y los síntomas se solapan lo suficiente como para que los operadores tiendan a perseguir el error equivocado. Un mayor consumo de glicol, el aumento del uso de combustible en el reboiler, una excursión del punto de rocío y un inventario de emisiones de benceno que ya no coincide con el permiso suelen ser un conjunto de causas vistas desde diferentes ángulos. Esta guía las aborda en el orden en que usted recorrería la unidad.

Estándares y contexto regulatorio

Dos referencias enmarcan la mayor parte del trabajo de resolución de problemas de TEG.

API Spec 12GDU cubre el diseño y la fabricación de unidades de deshidratación de gas de tipo glicol. Úselo para confirmar que el equipo instalado cumple con la especificación de diseño original. Solo entonces podrá culpar a las condiciones de operación por un síntoma, en lugar de a un límite de diseño. Establece la línea base de lo que el equipo fue construido para hacer.

  • 40 CFR Part 63 Subpart HH es el estándar nacional de emisiones de EE. UU. para contaminantes atmosféricos peligrosos de instalaciones de producción de petróleo y gas natural. Es el principal motor para el control de BTEX en deshidratadores de glicol en los EE. UU. La aplicabilidad, los umbrales y las opciones de cumplimiento dependen del tipo de instalación y del permiso, así que verifíquelos con su propia autorización. Fuera de los EE. UU., los permisos de aire locales suelen imponer informes similares de benceno o VOC.

La guía operativa proviene principalmente de la lección de EPA Natural Gas STAR Optimize Glycol Circulation and Install Flash Tank Separators in Glycol Dehydrators, el artículo de Bryan Research & Engineering Influence of Process Operations on VOC and BTEX Emissions from Glycol Dehydration Units, y la guía de diseño de deshidratación de gas natural de KLM Technology Group.

Mapeo de a dónde va el glicol

Un artículo de la SPE de 2019 sobre la pérdida de glicol en la deshidratación de gas en aguas arriba (Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference, 2019) utilizó el análisis de datos operativos para separar los mecanismos de pérdida. Ese es el enfoque correcto. Antes de tocar cualquier equipo, concilie los volúmenes de reposición con el historial operativo y clasifique la pérdida en cuatro categorías.

Arrastre desde el contactor

El glicol líquido arrastrado en el gas tratado es la ruta de pérdida clásica. Empeora con el espumado, un eliminador de niebla agotado, una velocidad de gas excesiva y baches de líquido provenientes de aguas arriba. Revise el depurador de salida o el separador de aguas abajo en busca de glicol. Observe el controlador de nivel del contactor para detectar movimientos erráticos y compare la presión diferencial a través del contactor con la línea base de la puesta en marcha.

Vaporización y arrastre en la columna de destilación

El vapor de glicol y la niebla fina salen con los gases de tope del regenerador cuando la columna de destilación se inunda, el empaque está dañado o se pierde el reflujo. El exceso de gas de despojo y los reboilers sobrecalentados lo empeoran. Una columna que "echa humo" de glicol es una ruta de pérdida y un problema de emisiones al mismo tiempo.

Fugas y pérdidas mecánicas

Los sellos de las bombas, los cambios de filtros, los drenajes, los puntos de muestreo y el desbordamiento del tanque de compensación no son glamurosos, pero a menudo se acumulan. El análisis de datos ayuda aquí. Una pérdida que no se correlaciona con el rendimiento, la composición del gas o la temperatura apunta al mantenimiento, no a un trastorno del proceso.

Degradación

El glicol degradado no desaparece. Pierde su capacidad de eliminación de agua y forma ácidos y sólidos, que luego impulsan el espumado y el ensuciamiento. Trate la degradación como una causa raíz del espumado y el ensuciamiento que alimenta los otros mecanismos de pérdida. No es realmente una ruta de pérdida por derecho propio.

Diagnóstico de espumado

La espuma corta el contacto entre el TEG y el gas húmedo, por lo que pierde glicol y rendimiento del tratamiento al mismo tiempo. En la práctica, se ven excursiones del punto de rocío y arrastre simultáneamente.

Desencadenantes típicos

  • Hidrocarburos líquidos arrastrados desde el separador de entrada, especialmente condensado que moja el glicol.
  • Productos químicos de producción y tratamiento de pozos, como inhibidores de corrosión, que actúan como tensioactivos.
  • Sólidos finos, incluido el sulfuro de hierro, que estabilizan las películas de espuma.
  • Glicol degradado y sales acumuladas.

Por qué un solo indicador engaña

De esto se desprenden dos puntos prácticos. Primero, un ΔP plano no descarta el espumado. Combine el ΔP, el comportamiento del nivel, el arrastre de gas de salida y la apariencia del glicol antes de decidir. Segundo, un filtro de carbón sin un filtro de guarda aguas abajo puede desprender finos de carbón hacia el glicol circulante y alimentar el mismo problema que se instaló para solucionar.

Secuencia de respuesta

  1. Confirme y solucione la separación de entrada: nivel de líquido, internos y arrastre de condensado.
  2. Tome muestras de glicol pobre y rico, y verifique hidrocarburos, sólidos, pH, sales y productos de degradación.
  3. Verifique el orden de filtración: filtro de partículas, luego carbón, luego un filtro de guarda después del carbón.
  4. Considere el antiespumante solo como una medida temporal y dosifíquelo con moderación. Una sobredosificación puede estabilizar la espuma y ocultar la causa raíz.
  5. Encuentre la fuente química. Si un nuevo inhibidor o producto químico de tratamiento coincide con el inicio, consulte al proveedor de productos químicos.

Química del reboiler y ensuciamiento del intercambiador rico-pobre

Reboiler y calidad del glicol

El glicol se degrada cuando se somete a una temperatura excesiva en el reboiler, a puntos calientes locales en el tubo de fuego o al oxígeno. La degradación produce especies ácidas, por lo que la deriva del pH es una advertencia temprana. También es corrosivo y fomenta la formación de espuma. Mantenga estos factores bajo control:

  • Temperaturas de pared y de masa del reboiler dentro de los límites del proveedor de glicol, prestando atención al flujo de calor del tubo de fuego y a los depósitos que crean puntos calientes.
  • Un colchón de gas inerte o gas combustible operativo en el tanque de compensación para mantener fuera el oxígeno.
  • pH del glicol mantenido dentro del rango recomendado por el proveedor, utilizando únicamente los aditivos neutralizantes que el proveedor especifique, en las cantidades que este indique.
  • Análisis regular del glicol, con seguimiento de tendencias en lugar de lecturas puntuales aisladas.

Intercambiador rico-pobre

El ensuciamiento aquí es fácil de pasar por alto porque la unidad sigue funcionando. Se observa una menor temperatura del glicol rico al entrar al destilador, más combustible en el reboiler para la misma circulación, un retorno de glicol pobre más caliente al contactor y, a veces, un aumento de la temperatura en la columna de destilación. El glicol pobre caliente que entra al contactor reduce la capacidad de absorción y aumenta la vaporización del glicol hacia el gas de venta. También altera la absorción de BTEX (ver más abajo).

Los ensuciantes suelen ser productos de degradación, finos de carbono, sulfuro de hierro y sales. Realice un seguimiento de las temperaturas de aproximación del intercambiador frente a los datos de puesta en marcha. Si observa una deriva, limpie antes de que la temperatura del contactor comience a limitar la deshidratación.

Seguridad al abrir equipos de glicol

El equipo de glicol contiene hidrocarburos, H₂S en algunos servicios y fluido caliente. Antes de abrir un filtro, intercambiador, destilador o tanque de compensación:

  1. Aísle el elemento de forma positiva, utilizando doble bloqueo y purga o bridas ciegas según el procedimiento del sitio.
  2. Despresurice y drene a una ubicación cerrada y segura. Ventile los vapores a la tea o a un lugar seguro, no a la atmósfera.
  3. Verifique energía cero: manómetros en cero, drenajes abiertos y temperatura verificada mediante termómetro o imagen térmica por debajo de 50 °C (122 °F) o el límite de seguridad al tacto del sitio.
  4. Aplique bloqueo y etiquetado (lockout/tagout) a bombas, quemadores y cualquier fuente de calor.
  5. Trate el área como área clasificada: sin fuentes de ignición, herramientas y EPP adecuados, detección de gas continua o frecuente incluyendo H₂S y LEL, y ventilación.
  6. Manipule los elementos filtrantes usados como residuos contaminados con hidrocarburos.

Emisiones de BTEX y COV

El gas bruto a menudo transporta benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos. El glicol absorbe una parte de estos en el contactor, y salen de nuevo con el vapor de cabeza del regenerador. El programa de pruebas de la EPA Glycol Dehydrator BTEX and VOC Emissions Testing Results at Two Units in Texas and Louisiana (marzo 1995) midió las emisiones de unidades reales y sigue siendo una referencia útil para saber dónde terminan los vapores. El documento de BR&E muestra cómo las decisiones operativas del proceso cambian el resultado.

Palancas operativas

Palanca Efecto en BTEX/COV Compromiso
Tasa de circulación de glicol Una mayor circulación transporta más aromáticos e hidrocarburos ligeros disueltos al destilador y al tanque de flash Una circulación demasiado baja corre el riesgo de no alcanzar el objetivo del punto de rocío
Temperatura del contactor Un contacto más frío generalmente absorbe más BTEX; el glicol pobre caliente lo reduce pero aumenta la vaporización del glicol y debilita la deshidratación El rendimiento de la deshidratación y la pérdida de glicol limitan hasta qué punto se puede usar esto
Presión del contactor Una mayor presión aumenta la absorción de hidrocarburos en el glicol Establecida por el proceso, por lo que no es un control libre
Pureza del glicol pobre y gas de despojamiento Afecta a la deshidratación y a la carga de vapor que sale del destilador El gas de despojamiento aumenta el volumen de venteo a controlar
Tanque de flash Elimina hidrocarburos disueltos antes del destilador Necesita un destino para el gas, como combustible o una unidad de recuperación de vapores
Condensador de cabeza del destilador Condensa una parte del agua y de los hidrocarburos más pesados Los no condensables aún requieren control

Escenario ilustrativo

Este escenario es ilustrativo y no corresponde a una instalación específica.

Una unidad de TEG comienza a consumir más glicol de reposición. El depurador de salida muestra presencia de glicol y el controlador de nivel del contactor está oscilando. El punto de rocío del gas de venta está en el límite. La presión diferencial a través del contactor no presenta anomalías.

  1. Conciliar la pérdida. La reposición ha aumentado sin un cambio correspondiente en el caudal de gas. Eso apunta a una causa del proceso, no a una fuga.
  2. Revisar la entrada. El separador de entrada está dejando pasar condensado tras un cambio reciente en los productos químicos de tratamiento de pozos.
  3. Muestrear el glicol. El glicol pobre está oscuro, muestra hidrocarburos y sólidos, y el pH se ha vuelto ácido. El filtro de carbón no tiene un filtro de guarda aguas abajo.
  4. Inspeccionar el intercambiador. Las temperaturas de aproximación del intercambiador rico-pobre se han desviado desde la puesta en marcha, el combustible del rehervidor ha aumentado y el glicol pobre que llega al contactor está más caliente que antes.
  5. Actuar. Restaurar la separación de entrada y acordar un cambio químico con el proveedor. Añadir un filtro de guarda. Reemplazar los elementos filtrantes y programar la limpieza del intercambiador bajo los pasos de aislamiento mencionados anteriormente. Reducir la circulación a lo que requiera el objetivo del punto de rocío, y confirmar que el gas del tanque de flasheo y el venteo del destilador se dirijan a sus dispositivos de control.
  6. Verificar. Realizar un seguimiento de la reposición, el comportamiento del contactor, la aproximación del intercambiador y el venteo del destilador, y compararlos con la línea base de la puesta en marcha durante varias semanas.

La formación de espuma, el glicol degradado, un intercambiador ensuciado y la sobrecirculación forman aquí una misma cadena. Un antiespumante por sí solo habría ocultado el arrastre de condensado y habría dejado los problemas del intercambiador y de emisiones exactamente donde estaban.

Lista de verificación para la resolución de problemas

  • Concilie la reposición de glicol con el volumen procesado antes de asignar una causa.
  • Revise el depurador de salida y el extractor de neblina en busca de arrastre de glicol.
  • Monitoree la tendencia de ΔP y el nivel del contactor conjuntamente; no confíe en ninguno de los dos por separado.
  • Confirme el rendimiento del separador de entrada y busque condensado en el glicol.
  • Revise los cambios recientes en la inyección de químicos aguas arriba.
  • Tome muestras de glicol pobre y rico para detectar hidrocarburos, sólidos, pH, sales y productos de degradación.
  • Verifique el orden de los filtros: partículas, carbón y luego un filtro de guarda después del carbón.
  • Revise el gas de colchón del tanque de compensación y busque ingreso de oxígeno.
  • Inspeccione el estado del tubo de fuego del rehervidor y el control de temperatura.
  • Monitoree la tendencia de las temperaturas de aproximación del intercambiador rico-pobre y el consumo de combustible del rehervidor.
  • Revise el empaque de la columna de destilación, el reflujo y la tasa de gas de despojo.
  • Confirme que la circulación esté ajustada a lo que requiere el objetivo del punto de rocío, no a un valor histórico.
  • Verifique la operación del tanque de flasheo y el destino del gas de flasheo y del venteo del destilador.
  • Compare el inventario de emisiones con las condiciones operativas reales y actualícelo si la circulación, la temperatura o la composición del gas han cambiado.
  • Siga los procedimientos de aislamiento, despresurización, verificación de energía cero, LOTO, detección de gas y venteo seguro antes de abrir cualquier equipo.

Conclusión

Comience con una conciliación de pérdidas, luego trabaje a través de la unidad en orden de flujo: separación de entrada, contactor, filtración, intercambiador rico-pobre, tanque de flasheo, rehervidor y destilador. Trate la espuma como un síntoma con una causa química o de aguas arriba. Trate la calidad del glicol y el ensuciamiento del intercambiador como indicadores tempranos. Ajuste la circulación a lo que el punto de rocío realmente requiere. Esa única elección afecta el uso de combustible, la pérdida de glicol y las emisiones de BTEX simultáneamente.

Pasos siguientes: obtenga el historial de reposición y análisis de glicol, confirme las líneas base de la puesta en marcha para ΔP y aproximación del intercambiador, y verifique que los controles del tanque de flasheo y del venteo del destilador estén documentados conforme a sus requisitos de permisos.