Processamento de Gás Natural

O gás natural encontrado no subsolo, por acumulações em rochas porosas, isoladas do exterior por rochas impermeáveis, associadas ou não a depósitos petrolíferos. É o resultado da degradação da matéria orgânica de forma anaeróbica oriunda de quantidades extraordinárias de microorganismos que, em eras pré-históricas, se acumulavam nas águas litorâneas dos mares da época. Essa matéria orgânica foi soterrada a grandes profundidades e, por isto, sua degradação se deu fora do contato com o ar, a grandes temperaturas e sob fortes pressões. 

A composição do gás natural pode variar muito, dependendo de fatores relativos ao reservatório, processo de produção, condicionamento, processamento e transporte. De uma maneira geral, o gás natural apresenta teor de metano superiores a 70% de sua composição, densidade menor que 1 e poder calorífico superior entre 8.000 e 10.000 kcal/m₃, dependendo dos teores pesados (etano e propano principalmente) e inertes (nitrogênio e gás carbônico). No Brasil a especificação do gás natural para comercialização e transporte está estabelecida pela Resolução Nº 16 de 17 de junho de 2008⁵ da Agência Nacional do Petróleo (ANP).

Nas regiões Centro-Oeste, Sudeste e Sul do Brasil, o gás natural comercializado deve estar de acordo com as seguintes especificações:⁶

·         Poder Calorifico Superior → 35.000 a 43.000 kJ/m³

·         Índice de Wobbe → 46.500 a 53.500 kJ/m³

·         Número de metano, mínimo → 65

·         Metano, mínimo → 85,0 % mol.

·         Etano, máximo → 12,0 % mol.

·         Propano, máximo → 6,0 % mol.

·         C₄+, máximo → 3,0 % mol.

·         Oxigênio, máximo → 0,5 % mol.

·         Inertes (N₂ + CO₂), máximo → 6,0 % mol.

·         CO₂, máximo → 3,0 % mol.

·         Enxofre Total, máximo → 70 mg/m³

·         H₂S, máximo → 10 mg/m³

·         Ponto de orvalho de água, máximo → -45 °C @ 1 atm

·         Ponto de orvalho de hidrocarbonetos, máximo → 0 °C @ 1 atm

Fluxograma de Liquefação 

Este equipamento tem se mostrado eficaz nos casos onde sua simplicidade de projeto é de importância primaria e onde gás comprimido esteja disponível. Um desses casos é o processamento de gás natural na indústria do petróleo. Poços de óleo e gás, ou somente de gás natural, podem ter uma considerável pressão na cabeça do poço, havendo, então, uma necessidade de um processo não-complexo, sem necessidade de operadores e manutenção, para remoção de água e condensado.

Neste processo, o fluxo da fase fria do tubo vortex continha condensado e GLP. Estes foram removidos no vaso separador mostrado. No primeiro processo foi proposto que o gás de entrada fosse aquecido para quebrar a, possível, formação de hidratos, usando para isto a saída da fase quente do próprio tubo vortex. Adicionalmente, o fluxo frio do vaso separador poderia ser usado para pré-resfriar a alimentação e condensar a água no óleo. Nos testes foi descoberto que, em alguns casos, o fluxo de gás quente não proporcionou calor suficiente para quebrar os hidratos, então, esta tarefa ficou a cargo de um pré-aquecedor.

Fluxograma de refrigeração

O ciclo básico de refrigeração por absorção opera com dois níveis de pressão, estabelecidos pelas temperaturas de evaporação e condensação, podendo assim observar dois circuitos, o circuito da solução e o circuito de refrigerante. No gerador, calor de uma fonte a alta de temperatura é adicionado ao ciclo a uma taxa, fazendo com que parte do refrigerante vaporize à temperatura de geração, e se separe da solução. Esse vapor de refrigerante segue para o condensador, onde o calor de condensação é removido do ciclo, por meio de água ou ar, a uma taxa, fazendo com que o refrigerante retorne para a fase líquida à temperatura de condensação. O refrigerante líquido, à alta pressão, passa por uma válvula de expansão, onde ocorre uma queda de pressão associada com a evaporação de uma pequena parcela do refrigerante. Esse fenômeno, conhecido comoexpansão, faz cair a temperatura do refrigerante, que segue então para o evaporador. No evaporador, o refrigerante líquido, a uma baixa pressão e a uma baixa temperatura, retira calor do meio que se deseja resfriar a uma taxa, retornando novamente para a fase de vapor à temperatura de evaporação. No gerador, após a separação de parte do refrigerante, a solução remanescente torna-se uma solução fraca ou pobre em refrigerante. Essa solução pobre, a uma alta temperatura e a uma alta pressão, passa por uma válvula redutora de pressão, tem sua pressão reduzida ao nível da pressão de evaporação e segue para o absorvedor. No absorvedor, a solução absorve vapor de refrigerante oriundo do evaporador, tornando-se uma solução forte ou rica em refrigerante. O processo de absorção é exotérmico, e para que esse processo não sofra interrupção, o calor de absorção precisa ser removido do ciclo a uma taxa, de forma a manter constante a temperatura de absorção. Uma bomba de recirculação de solução é responsável por, simultaneamente, elevar a pressão e retornar a solução rica para o gerador, garantindo assim a continuidade do ciclo. Vale destacar que o condensador e gerador estão submetidos à uma mesma pressão, pressão de alta do sistema, e por isso, em alguns equipamentos comerciais, são abrigados em um mesmo vaso. Da mesma forma, o evaporador e o absorvedor estão submetidos à mesma pressão, pressão de baixa do sistema, e eventualmente abrigados em um mesmo vaso.

Processamento de Gás Natural

O gás natural pode ser transportado na forma gasosa ou liquefeita. O gás natural liquefeito pode ser transportado através de frotas de navios ou de caminhões adequados.

A liquefação do gás natural é obtida através de resfriamento (-160°C), pois para liquefazê-la através de pressurização, deveria ser aplicada uma pressão elevada, o que tornaria o processo custoso e perigoso.

Quanto à modalidade de armazenamento sob forma de gás comprimido, a pressão máxima de armazenamento será limitada pelos sistemas utilizados, que podem ser desde estações de armazenamento através de feixe de tubos até reservatórios subterrâneos.

Para cumprir com os mais elevados padrões de qualidade e segurança, a distribuição de gás natural é feita com tubulações de aço e polietileno. Esses materiais têm grande resistência e durabilidade, tanto que são utilizados em zonas sísmicas como as cidades de Los Angeles, Tokio e São Francisco.

A Comercialização do gás natural pode ser utilizado como combustível (GLV), no seu processamento os seus subprodutos podem ser reutilizados para a criação de gasolina, além do butano que pode ser utilizado para fabricação de gás de cozinha. 

PLANTAS INDUSTRIAIS