Gran caída de presión
Una reducción significativa de presión puede enfriar considerablemente el gas. El perfil de presión y las propiedades del gas determinan el margen térmico necesario.
Fabricante con certificación ISO
ISO 9001 · 14001 · 45001Calentamiento y precalentamiento de gas natural
Soluciones de calentamiento eléctrico diseñadas para tuberías de gas natural, estaciones de reducción de presión y flujo de pozos a alta presión, ayudando a mantener temperaturas requeridas del gas en condiciones operativas exigentes.
El reto técnico
Por qué se precalienta el gas natural antes de reducir la presión
Cuando el gas natural a alta presión atraviesa un regulador de presión o una válvula de control, su temperatura puede disminuir por el efecto Joule–Thomson. La variación depende de la composición del gas, la presión y temperatura de entrada, la presión de salida y las condiciones de operación.
Si la temperatura aguas abajo es demasiado baja, pueden presentarse formación de hidratos, condensación, congelamiento u operación por debajo de los límites térmicos de los equipos posteriores. Estos riesgos dependen del gas y de la presencia de agua o componentes condensables.
El precalentamiento antes de la reducción de presión aporta margen térmico previo al enfriamiento asociado a la caída de presión. El objetivo es alcanzar la temperatura requerida del gas aguas abajo, no simplemente una temperatura más alta a la salida del calentador.
- Alta presión
gas naturalP₁ / T₁ - Precalentamiento+Q
- Gas precalentadoT₁ + ΔT
- Regulador de presiónΔP
- Menor presión
gas naturalP₂ / T₂
- Gas natural a alta presiónP₁ / T₁
- PrecalentamientoCalor aportado: +Q
- Gas precalentadoT₁ + ΔT
- Regulador de presiónReducción de presión: ΔP
- Gas natural a menor presiónP₂ / T₂
Disminución potencial de temperaturaEnfriamiento por efecto Joule–Thomson a través del regulador
- Riesgo de formación de hidratos
- Condensación
- Congelación
- Preocupaciones con equipos a bajas temperaturas
Condiciones típicas
¿Cuándo se requiere precalentamiento del gas natural?
Se considera precalentamiento cuando se cumplan una o más de las siguientes condiciones.
Temperatura ambiental baja
Los climas fríos pueden reducir la temperatura de entrada del gas y el margen térmico disponible aguas abajo.
Riesgo de formación de hidratos o congelación
Temperaturas bajas en el gas pueden aumentar preocupaciones por formación de hidratos, condensación o congelación, dependiendo de la composición, del contenido de agua y de las condiciones del proceso.
Temperatura mínima de salida
Las tuberías, los sistemas de medición y otros equipos aguas abajo pueden exigir que el gas se mantenga por encima de una temperatura mínima especificada.
Aplicaciones típicas
- Estaciones de reducción de presión
- Estaciones de entrega de gas
- Puntos de descarga de tuberías
- Estaciones de medición y regulación
- Flujos de gas a alta presión de pozos
Estrategia de calentamiento
Dos arquitecturas indirectas de calentamiento para servicio de gas natural
XGTHERMAL ofrece dos arquitecturas indirectas eléctricas probadas para el precalentamiento de gas natural. La selección depende del nivel de presión, del caudal, de las exigencias térmicas, de la composición del gas, de las condiciones ambientales y de las especificaciones del proyecto.
El gas de proceso permanece separado de los elementos de calentamiento eléctrico.
El control de temperatura, el diseño de contención de presión y los enclavamientos de protección se configuran según la arquitectura seleccionada y el servicio de la estación.
Calentamiento indirecto con aceite térmico
Precalentamiento controlado para tuberías de gas natural y estaciones de regulación de presión.
- Elementos eléctricos de calentamientoFuente de calor
- Aceite térmicoMedio de transferencia térmica intermedio
- Superficie de transferencia de calorFrontera de proceso separada del gas
- Gas naturalFlujo de proceso calentado
Calentamiento indirecto por cambio de fase al vacío
Precalentamiento de gas a alta presión y corrientes de pozo con gas antes de reducir la presión o estrangular el flujo.
- Elementos eléctricos de calentamientoFuente de calor
- Medio de cambio de faseTransferencia de calor por evaporación/condensación
- Serpentín de procesoBarrera independiente de contención de presión
- Gas natural / flujo de pozoFlujo de proceso calentado
Consideraciones de ingeniería
¿Qué determina la carga térmica requerida para precalentamiento?
Comience con la temperatura requerida después de la reducción de presión. Un cálculo de proceso establece la temperatura de precalentamiento necesaria; luego, un equilibrio de calor sensible proporciona una estimación inicial de la carga térmica.
Q=ṁ×Cp×ΔT
- Q
- Carga térmica sensiblekW
- ṁ
- Caudal másico del gaskg/s
- Cp
- Capacidad térmica del gaskJ/(kg·K)
- ΔT
- Aumento de temperatura requeridoDiferencia en K o °C
La selección del calentador también considera
- Presión de entrada y presión de salida
- Composición y caudal del gas
- Temperatura de entrada y temperatura requerida en la descarga
- Temperatura ambiental mínima y pérdidas térmicas
- Margen operativo, condiciones de arranque y casos operativos aplicables
- Instalación y requisitos para áreas peligrosas
La carga térmica no debe seleccionarse únicamente a partir de la tasa de flujo de gas.Esta estimación de calor sensible monofásico utiliza una capacidad calorífica representativa. No calcula el enfriamiento Joule–Thomson, la condensación ni la formación de hidratos.
Utilice el Calculador de Carga Térmica del Gas NaturalSeleccione la pestaña Calculadora en la sección de apoyo de la página del producto. El dimensionamiento final puede requerir cálculos de propiedades del gas o de entalpía.
Operación en climas fríos
Diseñado para estaciones de gas en climas fríos
En inviernos severos, el enfriamiento por reducción de presión puede combinarse con bajas temperaturas ambientales y reducir el margen térmico disponible aguas abajo del regulador.
Una operación confiable en climas fríos requiere considerar el tamaño del calentador, aislamiento, temperatura mínima en la descarga, controles, condiciones de arranque y otros requisitos de adaptación invernal.
Explore soluciones para calentamiento en regiones frías
Experiencia en proyectos
Proyectos de referencia de calentamiento de gas natural
Aplicaciones relacionadas en estaciones y cabezales de pozo desde el registro de proyectos de XGTHERMAL. Cada paquete refleja sus propias condiciones de proceso y arquitectura de calentamiento
Consulta de ingeniería
Datos técnicos requeridos
Para evaluar la carga térmica de precalentamiento de gas natural, por favor proporcione a continuación los principales medios de proceso y condiciones operativas. Comparta la información que posea; nuestro equipo de ingeniería puede ayudar a aclarar los parámetros restantes
- Medio de procesoComposición gaseosa, incluyendo contenido de agua
- Capacidad de flujoTasa de flujo y condiciones de referencia
- Condiciones de entradaPresión de entrada
- Condiciones de salidaPresión de salida
- Entrada térmicaTemperatura de entrada
- Objetivo térmicoTemperatura requerida en el punto de descarga
- Ambiente del sitioTemperatura ambiental mínima
- Suministro eléctricoVoltaje / frecuencia
- Seguridad en el sitioClasificación de área peligrosa
- Alcance del proyectoOtras exigencias especiales del proyecto
Preguntas técnicas
Preguntas frecuentes
¿Por qué la temperatura del gas natural disminuye durante la reducción de presión?
La regulación de presión es aproximadamente un proceso de estrangulamiento a entalpía constante. En muchas condiciones de operación de estaciones de gas, el efecto Joule–Thomson provoca enfriamiento. Su magnitud y dirección dependen de la composición del gas y su estado termodinámico; no existe una caída universal de temperatura por unidad de reducción de presión.
¿Cuánto se debe precalentar el gas natural antes de la reducción de presión?
La temperatura de precalentamiento requerida se establece a partir de la temperatura mínima aceptable en la descarga, la caída de presión y los datos de propiedades del gas. También influyen la temperatura de entrada, el rango de caudal, las pérdidas térmicas y las condiciones de arranque. Un cálculo del proceso debe determinar el objetivo antes de seleccionar la carga térmica del calentador.
¿Puede el precalentamiento evitar la formación de hidratos de gas natural?
El precalentamiento puede ayudar a mantener el gas por encima de las condiciones de formación de hidratos, pero no es una garantía universal. El riesgo de formación de hidratos depende de la composición del gas, la cantidad de agua disponible, la presión, la temperatura y las condiciones operativas. Puede requerirse también deshidratación, inhibición o otras medidas del proceso.
¿El gas natural está en contacto directo con los elementos de calentamiento eléctricos?
No en ninguna de las dos arquitecturas de XGTHERMAL descritas aquí. En el diseño con aceite térmico, el calor pasa del aceite al gas a través de una barrera de proceso independiente. En el diseño de cambio de fase al vacío, la evaporación y la condensación transfieren calor a un serpentín de proceso separado y diseñado para contener la presión. Ambos mantienen la corriente de proceso separada de los elementos eléctricos de calentamiento.
¿Qué información se requiere para dimensionar un precalentador de gas natural?
Indique la composición del gas, el contenido de agua, el rango de caudal con sus condiciones de referencia, las presiones aguas arriba y aguas abajo, las temperaturas de entrada y salida requerida del gas y las condiciones ambientales. La alimentación eléctrica, la clasificación de áreas peligrosas, los requisitos de control y los casos operativos determinantes completan la base de selección.
Conversemos sobre sus
necesidades de calentamiento.
Comparta sus especificaciones o planos con nuestro equipo de ingeniería.