Análisis de la formación e inhibición de hidratos mediante simulación de procesos en una planta de gas natural de la cuenca neuquina

Abstract

El gas natural constituye una de las fuentes energéticas más utilizadas a nivel global, con aplicaciones que abarcan desde el consumo domiciliario hasta procesos industriales y generación eléctrica. En este contexto, su explotación, procesamiento y transporte adquieren un rol estratégico para la provisión de energía, especialmente en regiones como la Cuenca Neuquina, donde existen numerosos yacimientos convencionales y no convencionales. Sin embargo, el tratamiento del gas natural en superficie conlleva una serie de desafíos operativos que deben ser abordados para garantizar la continuidad y seguridad de los procesos. Uno de los problemas más significativos es la formación de hidratos de gas: estructuras cristalinas que se generan bajo condiciones específicas de presión y temperatura, y que pueden afectar gravemente la operación de una planta y la seguridad del personal. Por lo tanto, prevenir y controlar su formación es clave en el diseño y operación de plantas de tratamiento de gas. Existen diversas estrategias para mitigar este fenómeno, que incluyen desde el control de condiciones operativas hasta el empleo de químicos inhibidores. Los capítulos 1 a 5 de este trabajo desarrollan un marco teórico que aborda en profundidad los conceptos fundamentales del procesamiento del gas natural, la formación, disociación y control de hidratos, y las distintas tecnologías asociadas a la deshidratación mediante glicoles. Se analizan además métodos de estimación de contenido de agua y estrategias operativas frente a la presencia de estos sólidos en el sistema. Esta base conceptual permite comprender los fundamentos sobre los que se apoya la etapa siguiente del análisis. A partir del capítulo 6, se da inicio a la parte práctica del estudio, centrada en el análisis de una planta real de tratamiento de gas natural mediante herramientas de simulación. En esta etapa se modeliza el funcionamiento de un sistema de separación a baja temperatura (LTS, por sus siglas en inglés) ubicado en un yacimiento convencional de la provincia de Neuquén, Argentina. En esta etapa experimental, se modela el comportamiento del sistema a través de simulaciones de procesos bajo en tres escenarios: sin inhibidor, con inyección de monoetilenglicol (MEG), y con un margen de seguridad térmico adicional. Paralelamente, se estima el caudal mínimo requerido de inhibidor mediante correlaciones empíricas, con el objetivo de compararlo con los resultados obtenidos en la simulación. A su vez, se identifican las condiciones operativas críticas que favorecen la formación de hidratos. Por otra parte, se evalúan estrategias para la remoción de hidratos ya formados, considerando tanto aspectos técnicos como de seguridad. Finalmente, se presentan los resultados obtenidos, los cuales permiten cuantificar el impacto de la inyección de MEG sobre el sistema y proponer recomendaciones operativas para optimizar su uso. Los resultados obtenidos sirven de base para las conclusiones del trabajo, en las que se evalúa el desempeño del sistema analizado y se plantean recomendaciones para su optimización.