GAS NATURAL El gas natural es una mezcla de hidrocarburos que se encuentran en los yacimientos, bien sea disueltos en el petróleo crudo (gas en solución) o forma formand ndo o una fase fase gaseos gaseosa. a. A cond condici icion ones es atmos atmosfér férica icas s de pres presión ión y temperatura, esta mezcla permanece en estado gaseoso. El gas natural es un combusti combustible ble limpio limpio y amigable amigable con el ambient ambiente e (ecológi (ecológico), co), utilizado utilizado amplia ampliamen mente te coma coma fuen fuente te de energ energía, ía, como como materi materia a prima prima en el secto sector r industrial y bao di!ersas formas en el hogar, contribuyendo a meorar la calidad de !ida de las personas.
COMPONENTES DEL GAS NATURAL El gas natural esta compuesto por hidrocarburos gaseosos e impurezas. "na "na !ez !ez elimin eliminad adas as las impure impurezas zas,, qued quedan an #etan #etano o (gas), (gas), $%& $%& y %$' %$' (ambos líquidos).
METANO: El gas metano es un hidrocarburo mas li!iano que el aire, por lo que se dispersa mas fcilmente que en éste, no es !enenoso, es incoloro e inodoro y actualmente es distribuido por '*+A %as, hasta los centros de consumo domestico, comerciales e industriales.
LGN, LÍQUIDOS DEL GAS NATURAL: NATURAL: $os componentes componentes líquidos líquidos del gas natural, natural, etano, etano, propano propano,, butanos butanos y pent pentan anos os se conoc onocen en con con el nomb nombre re de $%&. $%&. +on +on util utiliz izad ados os como como combustible y como materia prima en diferentes industrias.
GLP, GAS LICUADO DEL PETRÓLEO: &omb &ombre re dado dado a la mezc mezcla la de pro propano pano y buta butano nos, s, que que pued puede e ser ser almacenada y transportada en forma líquida en bombonas a presión. e uso domestico e industrial como combustible y como materia prima en la industria petroquímica.
TRATAMIENTO: Es un paso paso pre! pre!io io a la fase fase de proc proces esam amie ient nto, o, para para elim elimin inar ar las las impurezas que trae el gas natural, como agua, dióido de carbono, helio y sulfu sulfuro ro de hidró hidrógen geno. o. El agua agua se elimin elimina a con con produ producto ctos s químic químicos os que que absorben la humedad. El sulfuro de hidrógeno se trata y elimina en plantas de
endulza lzamie miento nto.
Estas
impur mpurez eza as
se
recuper peran
y
pued ueden
ser
comercializadas para otros fines.
PROCESO DE DESHIDRATA DESHIDRATACIÓN DEL GAS CON GLICOL. +e basa en el contacto del gas con un líquido higroscópico tal como un glicol. Es un proceso de absorción donde el !apor de agua presente en el gas se disuel!e en la corriente de glicol líquido puro.
En -/0 se instalo la primera planta de dietilenglicol (E%) y en -10 comenzó a utilizarse trietilenglicol (2E%). $a performance de una unidad deshidratadora deshidratadora es medida por su habilidad para reducir el punto de rocío del gas. gas. En los comien comienzos zos una depr depresi esión ón de 34 o5 (// (// o6) era considerada ecepcionalmente buena pero meoras operati!as hicieron que ya en -04 se llegara a -74 o5 (8/ o6).
GLP, GAS LICUADO DEL PETRÓLEO: &omb &ombre re dado dado a la mezc mezcla la de pro propano pano y buta butano nos, s, que que pued puede e ser ser almacenada y transportada en forma líquida en bombonas a presión. e uso domestico e industrial como combustible y como materia prima en la industria petroquímica.
TRATAMIENTO: Es un paso paso pre! pre!io io a la fase fase de proc proces esam amie ient nto, o, para para elim elimin inar ar las las impurezas que trae el gas natural, como agua, dióido de carbono, helio y sulfu sulfuro ro de hidró hidrógen geno. o. El agua agua se elimin elimina a con con produ producto ctos s químic químicos os que que absorben la humedad. El sulfuro de hidrógeno se trata y elimina en plantas de
endulza lzamie miento nto.
Estas
impur mpurez eza as
se
recuper peran
y
pued ueden
ser
comercializadas para otros fines.
PROCESO DE DESHIDRATA DESHIDRATACIÓN DEL GAS CON GLICOL. +e basa en el contacto del gas con un líquido higroscópico tal como un glicol. Es un proceso de absorción donde el !apor de agua presente en el gas se disuel!e en la corriente de glicol líquido puro.
En -/0 se instalo la primera planta de dietilenglicol (E%) y en -10 comenzó a utilizarse trietilenglicol (2E%). $a performance de una unidad deshidratadora deshidratadora es medida por su habilidad para reducir el punto de rocío del gas. gas. En los comien comienzos zos una depr depresi esión ón de 34 o5 (// (// o6) era considerada ecepcionalmente buena pero meoras operati!as hicieron que ya en -04 se llegara a -74 o5 (8/ o6).
En un proceso típico el gas h9medo pasa a tra!és de un (scrubber) remo remo! !edor edor de líqu líquid idos os libr libres es.. $uego uego,, el gas gas ingr ingres esa a al conta ontact ctor or e
“interca!ia" el agua con el glicol que circula en contracorriente. El agua es absorbida por el glicol y el gas dea el contactor a tra!és de un remo!edor de niebla (demister) para reducir el transporte de glicol en el gas de salida a la línea de !enta.
En las plan planta tas s $2+ tamb tambié ién n de emple emplean an glic glicol oles es para para
e!it e!itar ar la
formació formación n de hidratos hidratos en los interca intercambia mbiadore dores, s, las conside considerac racione iones s que siguen también son !alidas para esta aplicación.
El glicol rico (en agua) es bombeado a tra!és de un filtro y luego a un intercambiador intercambiador glicol glicol : glicol que ele!a ele!a la temperatura temperatura del glicol rico antes que ingrese al regenerador.
El glicol es separado del agua y los contaminantes de bao punto de ebull ebullic ición ión en la column columna a del del regen regener erado adorr (rebo (reboile iler) r) rete retenié niénd ndose ose esto estos s 9lti 9ltimo mos. s. El rebo reboil iler er usua usualm lmen ente te es del del tipo tipo tubo tubos s de fueg fuego o y func funcio iona na produciendo la temperatura requerida para alcanzar la eficiencia de remoción de agua buscada. buscada. "n acumula acumulador dor almacen almacena a el glicol glicol reconce reconcentra ntrado do que luego pasa al intercambiador glicol : glicol que reduce la temperatura a un ni!el que no da;e las bombas. "sualmente, antes de las bombas se intercala un filtro para remo!er contaminantes que cause ecesi!o desgaste de la bomba.
de glic glicol oles es incl inclui uimo mos s
cuat cuatro ros s
comp compue uest stos os
trietile trietilengli nglicol, col, dietilen dietilenglic glicol, ol, tetraeti tetraetileng lenglico licoll y monoeti monoetilen lenglic glicol. ol. $os ms empleados empleados en nuestro país país son el trietilenglicol trietilenglicol (2E%) y el monoetielenglic monoetielenglicol ol (#E%).
El anlisis del glicol es muy 9til para determinar la eficiencia operacional de la plant planta. a. Eist Eisten en espec especifi ificac cacio iones nes que que debe deben n cumpl cumplir ir los glico glicoles les y eisten eisten también también
propied propiedades ades típicas típicas,, algunas de los cuales puedan puedan ser
comparados con los mismos glicoles en uso para obser!ar su apartamiento.
ENDUL#AMIENTO DEL GAS NATURAL
El endulzamiento del gas se hace con el fin de remo!er el =>+ y el 6?> del gas natural. natural . 6omo se sabe el =>+ y el 6?> son gases que pueden estar presentes en el gas natural y pueden en algunos casos, especialmente el =>+, ocasionar problemas en el maneo y procesamiento del gas@ por esto hay que remo!erlos para lle!ar el contenido de estos gases cidos a los ni!eles eigidos por los consumidores del gas. El =>+ y el 6?> se conocen como gases cidos, porque en presencia de agua forman cidos, y un gas natural que posea estos contaminantes se conoce como gas agrio.
Entre los problemas que se pueden tener por la presencia de =>+ y 6?> en un gas se pueden mencionar
B
2oicid icidad ad del => =>+.
B
6orro 6orrosió sión n por por prese presenc ncia ia de =>+ =>+ y 6?>. 6?>.
B
En la combu combust stió ión n se pued puede e form formar ar +?> que que es tamb tambié ién n altame altament nte e tóico y corrosi!o.
B
ismin isminuci ución ón del del pode poderr cal calorí orífic fico o del del gas. gas.
B
'romoc 'romoció ión n de de la la for formac mación ión de hidrat hidratos os..
B
6uando el gas se !a a someter a procesos criogénicos es necesario remo!er el 6?> porque de lo contrario se solidifica.
B
$os compuestos sulfurados (mercaptanos (C+C), sulfuros de carbonilo (+6?) y disulfuro de carbono (6+>)) tienen olores bastante desagradables y tienden a concentrarse en los líquidos que se obtienen en las plantas de gas@ estos compuestos se deben remo!er antes de que los compuestos se puedan usar.
"n proceso de endulzamiento se puede decir, en general, que consta de cinco etapas
i$
En%&'(aient). onde se le remue!e por alg9n mecanismo de contacto el =>+ y el 6?> al gas. Esto se realiza en una unidad de endulzamiento y de ella sale el gas libre de estos contaminantes, o al menos con un contenido de estos igual o por debao de los contenidos aceptables.
ii$
Re*eneraci+n. En esta etapa la sustancia que remo!ió los gases cidos se somete a un proceso de separación donde se le remue!e los gases cidos con el fin de poderla reciclar para una nue!a etapa de endulzamiento. $os gases que se deben separar son ob!iamente en primer lugar el =>+ y el 6?> pero también es posible que haya otros compuestos sulfurados como mercaptanos (C+C), sulfuros de carbonilo (+6?) y disulfuro de carbono (6+>).
iii$
Rec&eraci+n %e' A(&-re. 6omo el =>+ es un gas altamente tóico y de difícil maneo, es preferible con!ertirlo a azufre elemental, esto se hace en la unidad recuperadora de azufre. Esta unidad no siempre se tiene en los procesos de endulzamiento pero cuando la cantidad de =>+ es alta se hace necesaria. En la unidad recuperadora de azufre se transforma del 4 al 0D del =>+ en azufre sólido o líquido. El obeti!o fundamental de la unidad recuperadora de azufre es la transformación del =>+, aunque el azufre obtenido es de calidad aceptable, la mayoría de las !eces, para comercializarlo.
i$
Liie(a %e' *a/ %e c)'a. El gas que sale de la unidad recuperadora de azufre a9n posee de un / a un -4D del =>+ remo!ido del gas natural y es necesario remo!erlo, dependiendo de la cantidad de =>+ y las reglamentaciones ambientales y de seguridad. $a unidad de limpieza del gas de cola continua la remoción del =>+ bien sea transformndolo en azufre o en!indolo a la unidad recuperadora de azufre. El gas de cola al salir de la unidad de limpieza debe contener solo entre el - y 4./D del =>+ remo!ido. $a unidad de limpieza del gas de cola solo eistir si eiste unidad recuperadora.
$
Incineraci+n. Aunque el gas que sale de la unidad de limpieza del gas de cola sólo posee entre el - y 4./D del =>+ remo!ido, a9n así no es recomendable descargarlo a la atmósferay por eso se en!ía a una unidad de incineración donde mediante combustión el =>+ es con!ertido en +?>, un gas que es menos contaminante que el =>+. Esta unidad debe estar en toda planta de endulzamiento.
TIPOS DE PROCESOS.
$os procesos que se aplican para remo!er =>+ y 6?> se pueden agrupar en cinco categorías de acuerdo a su tipo y pueden ser desde demasiado sencillos hasta compleos dependiendo de si es necesario recuperar o no los gases remo!idos y el material usado para remo!erlos. En algunos casos no hay regeneración con recobro de azufre y en otros si. $as cinco categorías son
0 A!/)rci+n 1&2ica. ('rocesos con aminas y carbonato de potasio). $a regeneración se hace con incremento de temperatura y decremento de presión.
0 A!/)rci+n 32/ica. $a regeneración no requiere calor. 0 H2!ri%)/. "tiliza una mezcla de sol!entes químicos y físicos. El obeti!o es apro!echar las !entaas de los absorbentes químicos en cuanto a capacidad para remo!er los gases cidos y de los absorbentes físicos en cuanto a baos requerimientos de calor para regeneración.
0 Pr)ce/)/ %e c)ner/i+n %irecta. El =>+ es con!ertido directamente a azufre.
0 Pr)ce/)/ %e 'ec4) /ec). El gas agrio se pone en contacto con un sólido que tiene afinidad por los gases cidos. +e conocen también como procesos de adsorción.
Aunque son muchos los criterios a tener en cuenta para establecer cual categoría puede ser meor que otra, uno de estos criterios y quizs el ms importante desde el punto de !ista de capacidad para remo!er el =>+ es su presión parcial.
PROCESOS DE A5SORCIÓN QUÍMICA
Estos procesos se caracterizan porque el gas agrio se pone en contacto en contracorriente con una solución en la cual hay una substancia que reacciona con los gases cidos. El contacto se realiza en una torre conocida como contactora en la cual la solución entra por la parte superior y el gas entra por la parte inferior. $as reacciones que se presentan entre la solución y los gases cidos son re!ersibles y por lo tanto la solución al salir de la torre se en!ía a regeneración. $os procesos con aminas son los ms conocidos de esta categoría y luego los procesos con carbonato.
El punto cla!e en los procesos de absorción química es que la contactora sea operada a condiciones que fuercen la reacción entre los componentes cidos del gas y el sol!ente (baas temperaturas y altas presiones), y que el regenerador sea operado a condiciones que fuercen la reacción para liberar los gases cidos ( baas presiones y altas temperaturas).
6 PROCESOS CON AMINAS
El proceso con aminas ms antiguo y conocido es el #EA. En general los procesos con aminas son los ms usados por su buena capacidad de remoción, bao costo y fleibilidad en el dise;o y operación. $as alcanolB aminas ms usadas son #onoetanolamina (#EA), ietanolamina (EA), 2rietanolamina (2EA), iglicolamina (%A), iisopropanoBlamina (F'A) y
#etildietanolamina (#EA). $a 2abla - muestra algunas de las propiedades ms importantes de ellas.
$os procesos con aminas son aplicables cuando los gases cidos tienen baa presión parcial y se requieren baas concentraciones del gas cido en el gas de salida ( gas residual).
6 PROCESOS CON CAR5ONATO
2ambién conocidos como procesos de carbonato caliente porque usan soluciones de carbonato de potasio al >7 : /7D por peso y a temperaturas de unos >/4 G5. En el proceso de regeneración el H=6?/ reacciona consigo mismo o con H=+, pero prefiere hacerlo con el H=6?/ y por tanto se !a acumulando el H=+, lo cual le !a quitando capacidad de absorción.
$a mayoría de los procesos con carbonato caliente contienen un acti!ador el cual act9a como catalizador para acelerar las reacciones de absorción y reducir así el tama;o de la contactora y el regenerador@ estos acti!adores son del tipo aminas (normalmente EA) o cido bórico.
'ara la mayoría de los procesos ms comunes de endulzamiento tales como #EA, EA, %A y sulfinol, el primer paso en cualquier e!aluación económica debe ser una estimación de la tasa de circulación del sol!ente en galones por minuto (gpm), y la entrega de calor requerida en el regenerador
en <2"Ih. Estas son !ariables cla!es que controlan los costos de capital y operación en la mayoría de los procesos de endulzamiento del gas. $os tama;os de prcticamente todos los equipos en una planta de aminas, ecepto la contactora, el despoador del gas agrio y del gas dulce, estn relacionados directamente con la cantidad de sol!ente que se debe circular. Adems los tama;os del regenerador, el reher!idor y el condensador de refluo estn regulados por la cantidad de calor requerido para regenerar la solución.
6 DIMENSIONAMIENTO
$os procedimientos usados para dimensionar los componentes de una planta de endulzamiento son similares a los usados para cualquier facilidad de procesamiento del gas. "na !ez que se han realizado los clculos bsicos del proceso se puede proceder a determinar el tama;o de los equipos. El dimetro de la contactora se basa en la presión de operación y la cantidad de gas a tratar. 'ara la longitud se plantea el dise;o específico de cada plato y generalmente se habla de cuatro a cinco platos teóricos con una eficiencia entre el -4 y el >4D, lo cual lle!a a que una absorbedora tenga entre >4 y /4 platos reales separados entre sí unas >1 pulgadas.
6 PROCESOS DE A5SORCIÓN 3ÍSICA
$a absorción física depende de la presión parcial del contaminante y estos procesos son aplicables cuando la presión del gas es alta y hay cantidades apreciables de contaminantes. $os sol!entes se regeneran con
disminución de presión y aplicación baa o moderada de calor o uso de peque;as cantidades de gas de despoamiento. En estos procesos el sol!ente absorbe el contaminante pero como gas en solución y sin que se presenten reacciones químicas@ ob!iamente que mientras ms alta sea la presión y y la cantidad de gas mayor es la posibilidad de que se disuel!a el gas en la solución.
$os procesos físicos tienen alta afinidad por los hidrocarburos pesados. +i el gas a tratar tiene un alto contenido de propano y compuestos mas pesados el uso de un sol!ente físico puede implicar una pérdida grande de los componentes ms pesados del gas, debido a que estos componentes son liberados del sol!ente con los gases cidos y luego su separación no es económicamente !iable. El uso de sol!entes físicos para endulzamiento podría considerarse bao las siguientes condiciones
'resión parcial de los gases cidos en el gas igual o mayor de 74 $pc. 6oncentración de propano o ms pesados baa. +olo se requiere remoción global de los gases cidos ( &o se requiere lle!ar su concentración a ni!eles demasiado baos) +e requiere remoción selecti!a de =>+.
Entre estos procesos est el proceso seleol y el la!ado con agua.
6 PROCESO SELE7OL
"sa como sol!ente un dimetil eter de polietilene glicol (#'E%). $a mayoría de las aplicaciones de este proceso han sido para gases agrios con un alto contenido de 6?> y bao de =>+. $a solubilidad del =>+ en el #'E% es de 8 :-4 !eces la del 6?> , permitiendo la absorción preferencial del =>+ . 6uando se requieren contenidos de este contaminante para gasoducto en el gas de salida del proceso se le agrega F'A al proceso@ con esta combinación la literatura reporta que simultneamente con baar el contenido de =>+ a los ni!eles eigidos se ha logrado remo!er hasta un 87D del 6?>.
8enta9a/ %e' Se'e)':
B
+electi!o para el =>+
B
&o hay degradación del sol!ente por no haber reacciones químicas
B
&o se requiere JreclaimerK.
B
'ocos problemas de corrosión
B
El proceso generalmente utiliza cargas altas de gas cido y por lo tanto tiene baos requerimientos en tama;o de equipo.
B
+e estima que remue!e aproimadamente el 74D del 6?+ y el 6+>.
De/enta9a/ %e' Se'e)'.
B
Alta absorción de =idrocarburos. $os procesos de absorción físicos son ms aplicables cuando los contenidos de etano e hidrocarburos ms pesados son bastante baos.
B
Cequiere presiones altas ( mayores de 144 $'6.)
B
+ol!ente mas costoso que las aminas
B
En algunos casos se ha presentado acumulación de azufre en el sol!ente y depositación de azufre en los equipos.
B
B
+e debe usar gas de despoamiento en el proceso de regeneración.
B
'roceso de $a!ado con Agua.
Es un proceso de absorción física que presenta las siguientes !entaas como no hay reacciones químicas los problemas de corrosión son mínimos y el líquido usado se regenera haciéndolo pasar por un separador para remo!erle el gas absorbido, no se requiere aplicación de calor o muy poca, es un proceso bastante selecti!o. $a principal des!entaa es que requiere una unidad recuperadora de azufre.
El proceso es efecti!o a presiones altas, contenidos altos de gases cidos y relaciones =>+I6?> altas. Algunas !eces se recomienda combinar este proceso con el de aminas para reducir costos.
El gas cido es en!iado de abao hacia arriba en la torre y hace contacto con el agua que !iene de arriba hacia abao. El gas que sale por la parte superior de la torre est parcialmente endulzado y se en!ía a la planta de aminas para completar el proceso de endulzamiento. El agua que sale del
fondo de la torre se en!ía a un separador de presión intermedia para remo!erle los hidrocarburos disueltos y al salir de éste se represuriza para en!iarla a un separador de presión baa donde se le remue!en los gases cidos y de aquí el agua ya limpia se recircula a la torre.
PROCESOS HÍ5RIDOS
$os procesos híbridos presentan un intento por apro!echar las !entaas de los procesos químicos, alta capacidad de absorción y por tanto de reducir los ni!eles de los contaminantes, especialmente =>+, a !alores baos, y de los procesos físicos en lo relati!o a baos ni!eles de energía en los procesos de regeneración.
El proceso híbrido ms usado es el +ulfinol que usa un sol!ente físico, sulfolano (dióido de tetrahidrotiofeno), un sol!ente químico (F'A) y agua. "na composición típica del sol!ente es 14B 14B>4 de sulfolano, F'A y agua respecti!amente. $a composición del sol!ente !aría dependiendo de los requerimientos del proceso de endulzamiento especialmente con respecto a la remoción de 6?+, C+C y la presión de operación.
$os efectos de la F'A y el sulfolano para meorar la eficiencia del proceso son diferentes. $a F'A tiende a ayudar en la reducción de la concentración de gases cidos a ni!eles baos, el factor dominante en la parte superior de la contactora, y el sulfolano tiende a aumentar la capacidad global de remoción, el factor dominante en el fondo de la contactora. 6omo los sol!entes físicos tienden a reducir los requerimientos de calor en la
regeneración, la presencia del sulfolano en este proceso reduce los requerimientos de calor a ni!eles menores que los requeridos en procesos con aminas. El diagrama de fluo del proceso sulfinol es muy similar al de los procesos químicos.
8enta9a/ %e' S&'-in)'.
Ehibe ecelentes capacidades para la remoción de =>+ y 6?>. El sulfinol como la EA tienen buena capacidad para remo!er gases cidos a presiones baas, de -44 a /44 $pc.
El +ulfinol puede remo!er 6?+, C+C y 6+> sin degradación. $a remoción de estos contaminantes es debida bsicamente a la presencia del sulfolano.
$a remoción selecti!a del =>+ es posible en algunos casos específicos, especialmente con relaciones 6?>I=>+ altas y cuando no se requiere la remoción de 6?+, C+C o 6+>.
De/enta9a/ %e' S&'-in)'.
&o es un proceso comercial. =ay que pagar derechos para poderlo aplicar.
El 6?> degrada la F'A , aunque el producto resultante se puede separar en un JreclaimerK. %eneralmente en el proceso +ulfinol se usa un Jreclaimer J que trabaa al !acío en lugar de un JreclaimerK atmosférico.
Aunque el sulfolano no se degrada en el proceso de regeneración se pueden presentar pérdidas por e!aporación.
ebido a la presencia del sulfolano se presenta absorción ecesi!a de hidrocarburos pesados que pueden afectar el proceso de recuperación de azufre.
"n problema en algunas plantas de sulfinol es la formación de un lodo tipo brea que bloquea intercambiadores y líneas. Este lodo se ha encontrado que se forma a temperaturas por encima de -34G5.
PROCESOS DE CON8ERSIÓN DIRECTA
Estos procesos remue!en el =>+ y lo con!ierten directamente a azufre elemental sin necesidad de unidad recuperadora de azufre. Estos procesos utilizan reacciones de oidación : reducción que in!olucran la absorción de =>+ en una solución alcalina. Entre estos métodos est el proceso +tretford y el proceso del =ierro Espona.
6 PROCESO STRET3ORD.
Es el ms conocido de los métodos de con!ersión directa y en el se usa una solución 4.1 & de &a>6?/ y &a=6?/ en agua. $a relación es una función del contenido de 6?> en el gas. "na de las !entaas del proceso es que el 6?> no es afectado y continua en el gas, lo cual algunas !eces es deseable para controlar el poder calorífico del gas.
El gas agrio entra por el fondo de la contactora y hace contacto en contracorriente con la solución del proceso. 6on este proceso se pueden tener !alores de concentración de =>+ tan baos como 4.>7 granosI-44 '6 (1''#) hasta -.7 ''#. $a solución permanece en la contactora unos -4
minutos para que haya contacto adecuado y se completen las reacciones y luego al salir por el fondo se en!ía a un tanque de oidación, en el cual se inyecta oígeno por el fondo para que oide el =>+ a Azufre elemental@ el mismo oígeno inyectado por el fondo del tanque de oidación en!ía el azufre elemental al tope del tanque de donde se puede remo!er.
8enta9a/ %e' Pr)ce/)
+. 'uede baar su contenido a menos de >''#.
'roceso +electi!o no remue!e 6?>.
&o requiere unidad recuperadora de azufre.
El azufre obtenido es de pureza comercial pero en cuanto a su color es de menor calidad que el obtenido en la unidad recuperadora de azufre.
De/enta9a/ %e' Pr)ce/)
Es complicado y requiere equipo que no es com9n en operaciones de maneo.
El sol!ente se degrada y el desecho de algunas corrientes que salen del proceso es un problema@ est en desarrollo un proceso que no tiene corrientes de desecho.
$os químicos son costosos.
El proceso no puede trabaar a presiones mayores de 144 $pca.
$as plantas son generalmente de baa capacidad y el maneo del azufre es difícil.
6 PROCESO DEL HIERRO ESPON;A.
Este proceso es aplicable cuando la cantidad de =>+ es baa (unas /44 ppm) y la presión también. Cequiere la presencia de agua ligeramente alcalina.
Es un proceso de adsorción en el cual el gas se hace pasar a tra!és de un lecho de madera triturada que ha sido impregnada con una forma especial hidratada de 5e>?/ que tiene alta afinidad por el =>+. $a reacción química que ocurre es la siguiente
5e>+/ L /=>? (7.-8) ⇔5e>?/ L /=>+
$a temperatura se debe mantener por debao de ->4G5 pues a temperaturas superiores y en condiciones cidas o neutras se pierde agua de cristalización del óido férrico.
El lecho se regenera circulando aire a tra!és de él, de acuerdo con la siguiente reacción
>5e>?/ L 3+ (7.-) →>5e>+/ L /?>
$a regeneración no es continua sino que se hace periódicamente, es difícil y costosa@ adems el azufre se !a depositando en el lecho y lo !a aislando del gas.
El proceso de regeneración es eotérmico y se debe hacer con cuidado, inyectando el aire lentamente, para e!itar que se presente combustión. %eneralmente, despues de -4 ciclos el empaque se debe cambiar.
En algunos dise;os se hace regeneración continua inyectando ?> al gas agrio. $as principales des!entaas de este proceso son
Cegeneración difícil y costosa
'érdidas altas de presión
Fncapacidad para manear cantidades altas de +
'roblemas para el desecho del + pues no se obtiene con la calidad adecuada para !enderlo.
"na !ersión ms reciente de adsorción química con óido de hierro utiliza una suspensión de este adsorbente, la cual satura un lecho de alta porosidad que se utiliza para garantizar un contacto íntimo entre el gas agrio y la suspensión de óido de hierro (-7). El proceso sigue siendo selecti!o ya que solamente adsorbe el =>+ y no el 6?>, por tanto se puede usar para remo!er =>+ cuando hay presencia de 6?>@ pero tiene la !entaa que en la reacción no produce +?>.
El gas pro!eniente de un separador gasBlíquido se hace pasar por un despoador de entrada con el fin de hacerle una remoción adicional de líquido que no se pudo retirar en el separador %asBlíquido@ al salir del despoador el gas est saturado con los componentes condensables y se hace pasar por un sistema de calentamiento para que cuando entre a la torre esté subsaturado con tales componentes y así e!itar que en la contactora el gas pueda lle!ar líquidos que afectarían el proceso@ del sistema de calentamiento el gas entra a la contactora por su parte inferior.
$uego se tiene un empaque con anillos de prolipropileno de una alta porosidad, sostenido en su parte inferior y superior por bafles horizontales de acero perforados para permitir el paso del %as. $a porosidad de este empaque es de ms del 4D y su función es ser!ir como medio para que la lechada de óido de hierro y el gas establezcan un contacto íntimo. $a torre adems dispone de coneiones para inyección de químicos en caso de que sea necesario para meorar el proceso y !l!ulas de muestreo para !erificar el ni!el de lechada en el empaque.
$a lechada se prepara en el tanque de mezcla con agua fresca y pol!o de óido de hierro en una proporción 1 a - por !olumen@ para garantizar una buena suspensión del óido en el agua ésta se recircula con la bomba por el fondo al tanque a tra!és de boquillas mientras se agrega el óido por la parte superior. "na !ez lista la suspensión se inyecta al empaque de la torre y cuando el proceso est en marcha el gas se encargar de mantener las partículas de óido de hierro en suspensión.
Adems del =>+ que se le remue!e al gas durante el proceso en él también se le retira parte del !apor de agua@ de todas maneras el gas que sale de la contactora generalmente pasa a una unidad de deshidratación. 6uando el gas empieza a salir con un contenido alto de =>+, o sea cuando la suspensión ha perdido efecti!idad para remo!erlo, se debe proceder al cambio de lechada de la siguiente manera se cierra la entrada de gas cido al despoador de entrada, se despresuriza la torre a unas -44 lpc., se remue!e la lechada gastada de la contactora a tra!és de una !l!ula de drenae para ello, manteniendo la torre presurizada con un colchón de gas a -44 lpc., después de retirada la lechada agotada se despresuriza completamente la torre y se inyecta la nue!a suspensión que ya se ha preparado en el tanque de mezcla. Esta operación dura unas dos horas y para e!itar parar el proceso se debern tener dos contactoras.
PROCESOS DE A5SORCIÓN EN LECHO SECO
En estos procesos el gas agrio se hace pasar a tra!és de un filtro que tiene afinidad por los gases cidos y en general por las moléculas polares presentes en el gas entre las que también se encuentra el agua. El mas
com9n de estos procesos es el de las mallas moleculares aunque algunos autores también clasifican el proceso del hierro espona en esta categoría.
Aunque son menos usados que los procesos químicos presentan algunas !entaas importantes tales como +implicidad, alta selecti!idad (solo remue!en =>+) y la eficiencia del proceso no depende de la presión. +e aplica a gases con concentraciones moderadas de =>+ y en los que no es necesario remo!er el 6?>.
6 PROCESO CON MALLAS MOLECULARES.
Es un proceso de adsorción física similar al aplicado en los procesos de deshidratación por adsorción. $as mallas moleculares son prefabricadas a partir de aluminosilicatos de metales alcalinos mediante la remoción de agua de tal forma que queda un sólido poroso con un rango de tama;o de poros reducido y adems con puntos en su superficie con concentración de cargas@ esto hace que tenga afinidad por moléculas polares como las de =>+ y =>?@ adems debido a que sus tama;os de poro son bastante uniformes son selecti!as en cuanto a las moléculas que remue!e. entro de los poros la estructura cristalina crea un gran n9mero de cargas polares localizadas llamadas sitios acti!os. $as moléculas polares, tales como las de =>+ y agua, que entran a los poros forman enlaces iónicos débiles en los sitios acti!os, en cambio las moléculas no polares como las parafinas no se ligarn a estos sitios acti!os@ por lo tanto las mallas moleculares podrn endulzar y deshidratar simultneamente el gas. $as mallas moleculares estn disponibles en !arios
tama;os y se puede tener una malla molecular que solo permita el paso de moléculas de =>+ y =>? pero no el paso de moléculas grandes como hidrocarburos parafínicos o aromticos.
+in embargo el 6?> es una molécula de tama;o similar a las de =>+ y agua y aunque no es polar puede quedar atrapada en los poros por las moléculas de =>+ y agua, aunque en peque;as cantidades, y bloquear los poros. El principal problema con el 6?> es que al quedar atrapado reduce los espacios acti!os y por tanto la eficiencia de las mallas para retener =>+ y agua.
$os procesos con mallas moleculares se realizan a presiones moderadas, es com9n presiones de unas 174 $pc. $as mallas se regeneran circulando gas dulce caliente a temperaturas entre /44 y 144 G5. &o sufren degradación química y se pueden regenerar indefinidamente@ sin embargo se debe tener cuidado de no da;arlas mecnicamente pues esto afecta la estructura de los poros y finalmente la eficiencia del lecho. $a principal causa de da;o mecnico son los cambios bruscos de presión o temperatura cuando se pasa la contactora de operación a regeneración o !ice!ersa. El uso de mallas moleculares en endulzamiento est limitado a !ol9menes peque;os de gas y presiones de operación moderadas@ debido a esto su uso es limitado en procesos de endulzamiento. +e usan generalmente para meorar el endulzamiento o deshidratación realizado con otros procesos o para deshidratación de gases dulces cuando se eigen ni!eles muy baos de agua, por eemplo gas para procesos criogénicos.
El gas agrio entra por la parte superior y sale por la inferior. El lecho se regenera circulando una porción del gas endulzado, precalentado a una temperatura de 144B344G5 o ms, durante unas -,7 horas para calentar el lecho. 6uando la temperatura del lecho aumenta, éste libera el =>+ adsorbido a la corriente del gas regenerador@ este gas al salir de la torre es quemado, generalmente.
$as mallas moleculares son poco usadas, pero se pueden aplicar cuando la cantidad de gas a tratar es baa@ adems se pueden usar como complemento en procesos de endulzamiento y yIo cuando se requieren contenido muy baos de agua.
$as mallas moleculares se usan también para tratar !ol9menes grandes de gas pero con contenidos baos de contaminantes cidos. "na inno!ación reciente del proceso con mallas moleculares permite la remoción selecti!a de =>+ en presencia de 6?>.
8enta9a/.
B
+on económicamente fa!orables para endulzar gases con bao contenido de =>+.
B
'ueden ser muy selecti!as y dear casi el -44D de 6?>.
B
6uando hay presencia de agua pueden endulzar y deshidratar simultneamente.
De/enta9a/.
El gas que sale de la regeneración en algunos casos no se puede mezclar con los gases de combustión del proceso de incineración. +e puede formar 6?+ en la malla molecular por reacción entre el 6?> y el =>+ y por lo tanto en el proceso de regeneración se !a a obtener un gas de salida que no estaba presente en el gas agrio.
PROCEDIMIENTO
PRELIMINAR
PARA
SELECCIONAR
UN
PROCESO DE ENDUL#AMIENTO SELECCIÓN DE PROCESOS APLICA5LES
Aunque eisten muchos procesos de endulzamiento, para un caso particular dado los procesos aplicables se reducen a / 4 1 si se analizan los siguientes aspectos
B Especificaciones del gas residual B 6omposición del gas de entrada B 6onsideraciones del proceso B isposición final del gas cido B 6ostos B Especificaciones del gas residual.
ependiendo de los contenidos de contaminantes permitidos en el gas de
salida
del
proceso habr procesos que
no podrn
lle!ar
las
concentraciones a tales ni!eles y por tanto sern eliminados. En algunos casos se requieren procesos selecti!os porque, por eemplo, hay !eces que es necesario dear el 6?> en el gas de salida con el fin de controlar su poder calorífico. $a selecti!idad también es importante en casos en que la relación 6?>I=>+ sea alta y se requiera hacer pasar el gas cido por una unidad recuperadora de azufre@ la presencia de 6?> afecta el desempe;o de la unidad. El contenido de =>+ es un factor importante, quizs el mas, en el gas de salida.
El contenido de azufre total en el gas residual se refiere a la combinación de =>+, 6?+, 6+> y C+C. $o ideal es remo!er todo el azufre del gas porque estos compuestos de azufre tienden a concentrarse en los líquidos obtenidos en la planta de gas, lo cual podría implicar tratamiento de estos líquidos.
6 CARACTERÍSTICAS DEL GAS A TRATAR.
Este factor es determinante en el dise;o del proceso de endulzamiento, algunos procesos tienen desempe;os muy pobres con algunos gases de entrada y deben ser eliminados en la selección. En cuanto a la composición del gas el rea de mayor importancia es la cantidad relati!a de hidrocarburos pesados recuperables@ algunos procesos tienen tendencia a absorber hidrocarburos, y esta tendencia es mayor mientras ms pesados sean los
hidrocarburos, los cuales no solo crean problemas de espumas sino que también afectan el proceso de recuperación de azufre.
$a presión del gas de entrada también es un factor importante en la selección del proceso. $os procesos con carbonato y los de absorción física requieren presiones de al menos unas 144 $pc., normalmente de 844 $pc., por lo tanto estos procesos no se podrn aplicar cuando se !a a trabaar a presiones baas. $a temperatura del gas también es importante porque define la temperatura del sol!ente@ una buena recomendación es que la temperatura del sol!ente sea unos -7 : >4 G5 por encima de la del gas de entrada@ pues si el sol!ente est ms frío que el gas de entrada habr condensación y los siguientes problemas de formación de espumas.
$a cantidad de gas a tratar define el tama;o del equipo y posiblemente el n9mero de plantas en paralelo cuando se manean !ol9menes grandes de gas.
CONSIDERACIONES DEL PROCESO
$a temperatura y disponibilidad del medio de calentamiento se debe e!aluar antes de hacer el dise;o, esto es importante en los costos de equipo y operación. $a disponibilidad del medio de enfriamiento también es importante por la misma razón epuesta antes. Adems la temperatura del
medio de enfriamiento define la temperatura de circulación del sol!ente. En zonas donde el agua es escasa y por lo tanto costosa para usarla como medio de enfriamiento el aire pasaría a ser el medio de enfriamiento a usar y esto hace que las temperaturas del sol!ente, especialmente en !erano, no puedan ser menores de -/7: -14G5, lo cual impedir usar sol!entes físicos pues estos funcionan meor a temperaturas baas.
DISPOSICIÓN 3INAL DEL GAS =CIDO
$a disposición final del gas cido puede ser una unidad recuperadora de azufre o incineración, dependiendo del contenido de =>+ en el gas agrio y las eigencias ambientales. 6uando se usa incineración no es importante el contenido de hidrocarburos pesados en el gas a tratar pero en la unidad recuperadora de azufre la presencia de hidrocarburos afecta el color del azufre recuperado tornndolo gris u opaco en lugar de amarillo brillante, lo cual afecta su calidad. Adems si el gas cido se !a a pasar por una unidad recuperadora de azufre y luego por una unidad de limpieza de gas de cola, requiere mas presión que si se !a a incinerar.
6 COSTOS
$os factores de costo que se deben tener en cuenta son B 6ostos de equipo B 6ostos de 'otencia B 6ostos de sol!ente
B 6ostos de combustible.
Algunos procesos son ms eficientes que otros en cuanto a combustible, por eemplo los de absorción física y los híbridos son mas eficientes en este sentido que los de aminas.
CAPACIDAD DE REMOCIÓN DE =CIDOS
$os procesos con carbonato se usan bsicamente para remo!er 6?> y son buenos para tratar gases agrios con contenidos altos , mayores del >4D, de gases cidos pero generalmente requieren un paso adicional de tratamiento con aminas para terminar el endulzamiento y lle!ar el contenido de gases cidos a los ni!eles eigidos de 1ppm o menos. 2odos los procesos, con ecepción de los de carbonato, remue!en el =>+ hasta 1 ppm o menos, pero no todos remue!en el 6?>@ el +tretford, las mallas y el hierro espona no remue!en el 6?>, y el F'A y los sol!entes físicos tienen grados de remoción !ariables dependiendo del contenido de 6?> y del dise;o.
CONSIDERACIONES DE DISE>O 6 DIMENSIONAMIENTO APROPIADO.
El dimensionamiento, adems de que afecta la tasa de circulación del sol!ente es importante por los siguientes aspectos se debe e!itar !elocidades ecesi!as, agitación y turbulencia y debe haber espacio adecuado para la liberación del !apor.
6 ACONDICIONAMIENTO DEL GAS DE ENTRADA.
Especialmente es importante la filtración y remoción de líquidos presentes en el gas de entrada@ tanto las partículas sólidas como los líquidos presentes en el gas ocasionan problemas en las plantas de aminas. +e deben remo!er partículas de hasta 7 micrones.
6 SELECCIÓN DE MATERIALES.
$a mayoría de las plantas de aminas son construidas con aceros inoidables al carbono pero por las condiciones de corrosión, presión y temperatura a las que tienen que trabaar es muy com9n operaciones de reposición de piezas o partes por su estado de alteración por corrosión al cabo de tiempos de operación relati!amente cortos. +e recomienda el uso de aceros resistentes a la corrosión con espesor de tolerancia para la misma de aproimadamente -I8 de pulgada para los recipientes y adems monitoreo del problema de corrosión.
6 3ILTRADO DE LA SOLUCIÓN Es una de las cla!es ms importantes para el funcionamiento adecuado de una planta de aminas. %eneralmente los operadores no usan filtros para e!itar problemas de taponamiento, pero el hecho de que este se presente es una prueba de la necesidad de filtración. $os filtros remue!en partículas de sulfuro de hierro y otros materiales tipo lodo que tratan de depositarse en los
sistemas de endulzamiento@ si estos materiales no se remue!en tienen tendencia a formar espumas y crear problemas de corrosión.
'or los filtros se circula entre un -4 y -44D de la solución siendo el promedio entre >4 y >7D@ mientras mayor sea el porcentae filtrado meor ser la calidad de la solución, pero se requiere mayor mantenimiento de los filtros. $a caída de presión a tra!és del filtro se toma como referencia para el cambio del mismo. El tama;o de poro del filtro puede !ariar desde uno hasta micrones dependiendo de las características de las partículas a remo!er pero una selección de un filtro de -4 micras es típica y parece adecuada.
6 P?RDIDAS @ DEGRADACIÓN DE LAS AMINAS.
Este es un aspecto importante por !arias razones, entre ellas El sol!ente perdido se debe reemplazar y esto representa una fracción apreciable de los costos de operación. El sol!ente degradado reduce la cantidad de sol!ente acti!o, acelera la corrosión y contribuye a la formación de espumas. $as pérdidas de sol!ente se pueden reducir usando KreclaimersK y filtros, instalando despoadores a la salida de contactora y el regenerador, teniendo colchón de gas ( %as
6 3ORMACIÓN DE ESPUMAS.
$as espumas pueden reducir la calidad del gas de salida porque reducen el contacto gas : líquido y ocasionan un arrastre ecesi!o de aminas. Algunas !eces se hace necesario el uso de inhibidores de espumas y es necesario trabao en el laboratorio para determinar el tipo de inhibidor y la cantidad del mismo. Algunas !eces una peque;a cantidad de inhibidor puede resol!er el problema , pero una cantidad mayor del mismo lo puede reiniciar. 6uando se obser!a una caída de presión alta en la contactora se debe realizar una inspección del antiespumante.
$a formación de espumas se debe intentar controlar con el uso del JreclaimerK y filtración, el uso de inhibidores ser un 9ltimo recurso pues ellos solo controlan el problema no lo resuel!en. "na causa de formación de espumas que a menudo no se tiene en cuenta es la condensación de hidrocarburos en la contactora, esto se puede controlar manteniendo la temperatura de la solución pobre ( la que est entrando a la contactora) a una temperatura -4 4 -7G5 por encima de la temperatura del gas de entrada y para gases muy agrios se pueden requerir diferencias a9n mayores.
6 OPERACIÓN DEL REGENERADOR
2emperaturas altas de regeneración meoran la capacidad de remoción de gases cidos pero también aumentan las posibilidades de corrosión y de degradación del sol!ente. $as soluciones de amina pobre deben salir del regenerador a temperaturas no mayores de >34 G5 ( >84 G5 para la %A) y en promedio entre >/4 y >14G5 para pre!enir la degradación térmica. 6uando se tiene planta recuperadora de azufre la presión del regenerador requerida para forzar el gas a la unidad recuperadora puede resultar en temperaturas ms altas. El dise;o del reher!idor también in!olucra consideraciones importantes. ebe haber espacio adecuado entre tubos para permitir la liberación del !apor. $os tubos siempre deben estar cubiertos con algunas pulgadas de líquido y se debe garantizar un fluo estable de calor que no eceda los ->444 <2"Ipie>Ih.
6 OPERACIÓN DEL “RECLAIMER".
$a función del reclaimer es re!ersar las reacciones de degradación de las aminas destilando las aminas recuperables y el !apor de agua y deando un producto no regenerable, con aspecto de lodo, el cual hay que remo!er periódicamente. El JreclaimerK manea entre - y >D de la tasa de circulación del sol!ente y debe tener orificios de acceso para remo!er los residuos no regenerables. Algunos JreclaimersK trabaan de forma intermitente, otros de forma continua, algunos al !acío y otros a presiones ligeramente por encima de la presión atmosférica.
6 CORROSIÓN
Esta es quizs la principal preocupación en la operación de una planta de endulzamiento y los procedimientos planteados antes para controlar problemas de operación en las plantas de endulzamiento también sir!en para controlar la corrosión. "na planta de aminas dise;ada adecuadamente debe tener posibilidades de instalación de cupones que permitan monitorear el problema de corrosión. Algunas !eces puede ser necesario el uso de inhibidores y en este caso se debe garantizar la compatibilidad del inhibidor con la solución del sol!ente para e!itar problemas de espumas y degradación del sol!ente.
A8ANCES TECNOLÓGICOS EN EL TRATAMIENTO DEL GAS.
Eisten muchas reser!as de gas en yacimientos peque;os, yacimientos muy aislados o yacimientos de gas de muy baa calidad por el alto contenido de contaminantes que actualmente no se pueden integrar a las reser!as disponibles de gas porque por los altos costos de producción, incluyendo los costos de procesamiento del gas para lle!arlo a las condiciones de calidad eigidos, no los hacen económicamente !iables. "na forma de hacerlos !iables económicamente sería si se tu!ieran mecanismos de procesamiento ms económicos, menos costosos y ms eficientes.
Esta es una de las razones por las cuales los centros de in!estigación del %as &atural, como el F%2 ( Fnstitute of %as 2echnology), la A%A (American %as Association)@ la F%" ( Fnternational %as "nion) y la %'+A ( %as 'roccessors and +uppliers Associaton), realizan trabaos intensi!os en in!estigación y desarrollo para desarrollar nue!os equipos, materiales y procesos que permitan tener tecnologías de procesamiento del gas que hagan eplotables yacimientos del gas que hasta ahora no lo son.
?tra de las razones que moti!an in!estigación en el rea de tratamiento del gas son las regulaciones ambientales para las emisiones de compuestos orgnicos !oltiles(*?6) especialmente en los procesos de regeneración de los materiales usados para deshidratación y endulzamiento del gas, y para la disposición final del azufre obtenido en la remosión del sulfuro de hidrógeno.
En el desarrollo de equipos se pretende tener equipos tan eficientes como los actuales o ms, pero ms integrados y compactos que ocupen menos espacio y sean transportables fcilmente para poderlos utilizar en plataformas o en yacimientos de difícil acceso.
En el desarrollo de materiales se pretende tener a disposición materiales menos costosos, mas eficientes y mas amistosos con el medio ambiente. 5inalmente en el desarrollo de nue!os procesos se pretende tener procesos eficientes, económicos , de fcil operación , que requieran equipos sencillos y en menor cantidad.
entro de los desarrollos tecnológicos en la industria del procesamiento del gas se pueden mencionar los siguientes
"so de membranas para endulzamiento del gas.
Cemoción del =>+ usando inyección directa de barredores de =>+ a la tubería.
"so de nue!os materiales como la & : 5ormil #orfolina (&5#) en procesos de endulzamiento
5ARREDORES DE HS
$os métodos tradicionales para remo!er =>+ han sido el uso de soluciones de etanolaminas y el método del hierro espona, en su orden de importancia. Ambos procesos constan de una etapa de operación y una etapa de regeneración , lo cual implica el uso de equipos m9ltiples, al menos una torre contactora, una regeneradora y equipo accesorio, y demanda apreciable de espacio@ adems en los procesos de regeneración se presenta la formación de productos altamente contaminantes cuya disposición final incrementa aun mas los costos de tratamiento. El proceso de las etanolaminas no es económicamente !iable en el tratamiento de baas cantidades de gas con contenidos relati!amente baos de =>+.
Actualmente en la industria del gas se est trabaando en el desarrollo de químicos barredores de =>+ de inyección directa, entre ellos la triazina,
en los procesos y equipos requeridos para su aplicación de tal forma que se pueda garantizar eficiencia, economía, compatibilidad con el medio ambiente y !ersatilidad, con el fin de tener ahorros importantes en el tratamiento del gas teniendo un gas residual de igual o meor calidad que el obtenido con los procesos aplicados hasta ahora.
El %CF est patrocinando un programa de e!aluación de tecnologías de barrido de =>+ como parte de un programa global de remoción y recuperación de azufre. "no de los obeti!os fundamentales de este trabao es desarrollar un conocimiento mas sólido de los fundamentos de barrido con inyección directa ( inyectando barredores químicos directamente a la tubería).
En el rea del barrido con =>+, los operadores han buscado siempre reducir los costos de capital eliminando recipientes contactores e inyectando los químicos directamente a la tubería. Esta aproimación de inyección directa, aunque aparentemente sencilla ha sido difícil aplicar con éito, siendo los principales problemas obtener resultados de remosión aceptable de =>+ y costos mayores en muchos casos.
"n segmento creciente de la industria del gas usa procesos de barrido de =>+ para remo!er baas concentraciones de =>+ en gases de baa calidad. 'ara este tipo de gases los procesos con!encionales de endulzamiento con aminas no son métodos económicos de tratamiento especialmente cuando no se requiere la remosión de 6?>. =istóricamente, la industria de producción de gas ha usado procesos de barrido de =>+ no
regenerati!os
En
estos
procesos
un
agente
barredor
reacciona
irre!ersiblemente con el =>+. $os productos de la reacción se separan del gas tratado y se desechan.
$os
agentes
barredores
de
sulfuro
de
hidrógeno
se
aplican
generalmente a tra!és de uno de los siguientes métodos
-) Aplicación por inter!alos de tiempo del agente secuestrante líquido en una torre contactora JspargedK. >) aplicación por inter!alos de tiempo de los agentes secuestrantes sólidos en una contactora de lecho fio. /) inyección continua y directa de agentes barredores líquidos. Estudios de campo han demostrado que el desempe;o de los sistemas con inyección directa de barredores es ms difícil de predecir que los sistemas basados en torres contactoras porque la fundamentación teórica asociada con su comportamiento y costos es bastante desconocida y porque los parmetros de aplicación, tales como !elocidad del gas, condiciones de mezcla líquido : gas y tiempo de contacto !arían ampliamente de un sitio a otro. 6omo resultado la remosión de =>+, el uso de químico y los costos del mismo son bastantes específicos de cada sitio y no se pueden predecir con facilidad.
Pr)ce/) %e En%&'(aient) %e' Ga/ Nat&ra' PUNTO DE ROCIO. El gas natural se utiliza por todo el mundo como combustible. =ay muchos métodos para medir su punto de condensación
C))rtaient) %e 'a/ -a/e/ > 0 4 4
LÍQUIDO
> 3 4 4 > 7 4 4 > 1 4 4 > / 4 4 a c
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> - 4 4
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GAS
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- > 4
- 1 4
- 3 4
- 8 4
> 4 4
> > 4
> 1 4
> 3 4
DIAGRAMAS DE 3ASE DE LOS CINCO 3LUIDOS PRESENTE EN UN @ACIMIENTO Antes de analizar todo lo relacionado a los diagrama de fases, es con!eniente describir los factores que gobiernan el comportamiento de fases. En una mezcla de hidrocarburos, el comportamiento de fases se !e influenciado por cuatro factores físicos, los cuales son 'resión, atracción molecular, energía cinética y repulsión molecular. $as moléculas de los hidrocarburos tienden a mantenerse untas debido a efectos de presión y atracción molecular lo que trae consigo un aumento de la densidad proporcional a estos parmetros@ así mismo, las fuerzas de atracción molecular son directamente proporcionales a la masa de las moléculas e in!ersamente proporcional a la distancia entre las mismas.
'or otro lado la energía cinética y la repulsión molecular a tienden a dispersar las moléculas. A ele!adas temperaturas mayor es la tendencia a separarse las moléculas produciendo disminución de la densidad, tal es el caso de la licuefacción de un gas o epansión de un gas.
$os hidrocarburos se comportan normalmente pasando de fase gaseosa a líquida por aumento de presión yIo disminución de temperatura y de pasar de fase líquida a gaseosa por disminución de presión yIo aumento de temperatura.
$os diagramas de fase representan la meor forma de e!idenciar el comportamiento de fase de mezclas de hidrocarburos que se encuentran en los
diferentes
yacimientos
petrolíferos.
"n
diagrama de fase esta
comprendido por cur!as de burbueo y de rocío las cuales con!ergen en un punto crítico@ en los puntos de burbueo el sistema o la mezcla de hidrocarburos se encuentra en equilibrio con la fase líquida con una cantidad infinitesimal de gas, anlogamente en los puntos de rocío el sistema se encuentra en fase gaseosa en equilibrio con una cantidad infinitesimal de liquido.
El diagrama de fase posee tres zonas bien definidas, una primera región del liquido que se encuentra ubicada fuera de la en!ol!ente de fase y a la izquierda de la temperatura critica@ una segunda zona que igualmente esta fuera de la en!ol!ente pero a la derecha del punto crítico y una tercera zona que se que se encuentra delimitada por la en!ol!ente la cual constituye una región de dos fases en donde se encuentra en equilibrio el gas y el liquido. En esta región se obser!a las líneas de isocalidad las cuales son cur!as que tienen igual porcentae !olumétrico de líquido en la mezcla de líquidoBgas. Así, las cur!as de burbueo y rocío son líneas de -44D y 4D de líquido.
Dia*raa/ %e -a/e %e ')/ cinc) -'&i%)/ re/ente en &n aciient) e igual forma en el diagrama de fase de la figura anterior, se obser!an dos puntos etremos
' y 2. El punto 2 se denomina temperatura
cricondentérmica y no es ms que la mima temperatura a la cual eiste equilibrio entre !apor y líquido. $a presión del punto ' se llama presión cricondembrica y es la mima presión a la cual eiste equilibrio entre !apor y líquido. ependiendo de la composición del fluido, la posición relati!a de dichos puntos !aría.
$a construcción de un diagrama de fase se basa en la determinación de los puntos de rocío y burbua de la mezcla a diferentes condiciones de presión y temperatura. Esto es posible solo si se conocen de antemano las fracciones molares y las propiedades críticas de cada componente de la mezcla.
COSTA A3UERA
El gas se seca generalmente costa afuera, antes de ser comprimido para la transmisión por la tubería o el petrolero a la base de la orilla. El eceso de humedad se debe quitar para pre!enir la condensación perudicial en el compresor.
TERRESTRE $a medida es necesaria por eactamente la misma razón, mientras que el gas se comprime ms leos para la tubería transmisiónIdistribución, o el almacenamiento en la fase líquida.
EL RE0GASEAR 6uando est almacenado en bulto como líquido, el líquido refrigerado pasa a tra!és de intercambiadores de calor en la etapa de la e!aporación. Estos intercambiadores de calor son propensos a la salida : a introducir la humedad indeseada en el gas muy seco, así que el contenido de agua se super!isa inmediatamente después del intercambiador de calor para los propósitos de la detección.
$a medida en gas natural no es difícil, pero hay !arias consideraciones especiales $a sequedad costa afuera es alcanzada a menudo pasando el gas sobre el glicol líquido (en un N contactor de glicol N). El gas en el enchufe ser seco, pero puede contener algo de residuo líquido del glicol, o adherencia al cilindro. Esto no da;ar el sensor de medición, pero si el sensor est cubierto con una película del glicol entonces que su respuesta llegar a ser muy lenta B debe por lo tanto ser e!itada usando un filtro que se une en la línea de la muestra. Eactamente de la misma manera, el líquido condensado del
