Tipos de procesos para eliminar el co2 y h2s de hidrogeno. Los procesos que se aplican para eliminar H2S y CO2 pueden ser desde demasiado sencillos hasta complejos dependiendo de si es necesario recuperar o no los gases removidos y el material usado para eliminarlos. Entre ellos tenemos: !"sorci#n qu$mica. %&rocesos con aminas y car"onato de potasio'. La regeneraci#n se hace con incremento de temperatura y decremento de presi#n. !"sorci#n ($sica. La regeneraci#n no requiere calor. H$"ridos. )tili*a una me*cla de solventes qu$micos y +$sicos. El o"jetivo es aprovechar las ventajas de los a"sor"entes qu$micos en cuanto a capacidad para remover los gases ,cidos y de los a"sor"entes +$sicos en cuanto a "ajos requerimientos de calor para regeneraci#n.
proceso con aminas más antiguo y conocido es el MEA. En general los procesos con aminas son los más usados por su buena capacidad de remoción, bajo costo y flexibilidad en el diseño y operación. Las alcanol-aminas más usadas son Monoetanolamina !MEA", #ietanolamina !#EA", $rietanolamina !$EA", #iglicolamina !#%A", #iisopropano-lamina !#&'A" y Metildietanolamina !M#EA". La $abla () muestra algunas de las propiedades más importantes de ellas. *apacidad *omparati+a de arias *ategoras de 'rocesos de Endulamiento de Acuerdo con la 'resión 'arcial del /01 Los procesos con aminas son aplicables cuando los gases ácidos tienen baja presión parcial y se re2uieren bajas concentraciones del gas ácido en el gas de salida ! gas residual". Las reacciones de algunas aminas son las siguientes 34/51 6 calor !7.8" 34/0 6 /01 34/*90- 6 34/86 6 *alor !7.5" 034/0 6 *90 34/8/*98 6 *alor !7.7" 34/0 6 /09 6 *90 *omo se puede apreciar las tres reacciones anteriores se pueden dar en un sentido o en otro. *uando es de i2uierda a derec:a se tiene el proceso de endulamiento y :ay producción de calor, o sea 2ue la torre contactora se calienta. 'ara regenerar la amina se debe tener la reacción de derec:a a i2uierda o sea 2ue a la solución de amina 2ue sale de la torre contactora se le aplica calor para recuperar la amina. Las aminas tienen en general afinidad por todos los compuestos sulfurados pero por unos más 2ue por otros; la afinidad de mayor a menor es la siguiente $abla (). Algunas *aractersticas de las Etanolaminas !0"
$ipo <órmula =umica 'eso Molecular 'resión de apor a (>> ?< mm/g *apacidad 3elati+a !@" MEA /9*0/54/0 B(,>C (,>7>> (>> #EA !/9*0/5"04/ (>7,(5 >,>7C> 7C $EA !/9*0/5"84 (5C,() >,>>B8 5( #%A /!9*0/5"04/0 (>7,(5 >,(B>> 7C #&'A !/9*8/B"04/ (88,() >,>(>> 5B M#EA !/9*0/5"04*/8 ((),(D >,>>B( 7( La capacidad relati+a se toma con respecto a la de MEA para absorber /01.
La MEA tiene la reacti+idad más alta y por lo tanto la mayor capacidad para eliminar /01, además como tiene el menor peso molecular ofrece la mayor capacidad para remo+er /01 por unidad de masa, lo 2ue implica menores tasas de circulación en una planta de endulamiento; de acuerdo con la reacción este2uiomtrica para 2uitar un mol de /01 o *90 se re2uiere una mol de MEA pero en la práctica se usa alrededor de >.5 moles de MEA por mol de /01 por raones de control de corrosión. La MEA es estable 2umicamente y aun2ue la rata de reacción con /01 es mayor 2ue con *90 el proceso de endulamiento no se considera selecti+o pues tambin remue+e el *90. La MEA normalmente es capa de lle+ar las concentraciones de *90 y /01 a los +alores exigidos por el gasoducto. 9tras +entajas adicionales de la MEA son baja absorción de
:idrocarburos lo cual es importante si :ay unidad recuperadora de aufre pues estos :idrocarburos absorbidos se 2uedan con el gas agrio y ocasionan problemas en la unidad recuperadora, y su buena afinidad por el /01 y el *90 pero baja por los otros compuestos sulfurados. La MEA tiene una des+entaja importante y es la alta prdida de solución debido a lo siguiente posee una presión de +apor relati+amente alta lo 2ue ocasiona altas prdidas por +aporiación, y reacciona irre+ersiblemente con algunos compuestos de aufre y carbono. 9tra des+entaja importante es 2ue absorbe :idrocarburos y su corrosi+idad. 4ormalmente cuando se usa MEA se re2uiere un buen FreclaimerG para re+ersar parcialmente la degradación y recuperar la MEA. La #EA no es tan reacti+a con el /01 como la MEA, por lo tanto en algunas ocasiones es incapa de lle+ar el contenido de /01 :asta los ni+eles re2ueridos; pero tiene una +entaja importante con respecto a la MEA y es 2ue las prdidas de solución no son tan altas pues tiene una presión de +apor menor al igual 2ue su +elocidad de reacción con los compuestos de carbono y aufre. $iene capacidad adecuada para eliminar *91, *10 y 313. Es degradable por el *90, y los productos de la reacción no se puede descomponer en la regeneración. La $EA prácticamente :a sido reemplaada por la #EA y la MEA debido a su baja capacidad relati+a para 2uitar /01; igual situación se presenta con las demás etanolaminas El gas natural 2ue se maneja en el mercado de combustibles tiene ciertos re2uerimientos legales en cuanto a la concentración máxima permitida de /01 !en un rango de >.00)>.7D8 gH(>> m8". Esto es justificable, ya 2ue el /01 es un gas tóxico y mortal desde bajas concentraciones. Las remociones de /01 del gas natural son acompañadas por la remoción de *90 y *91 si están presentes, debido a sus caractersticas ácidas similares. 9tra de las raones del endulamiento es 2ue el /01 y el *90 ocasionan corrosión particularmente al formar soluciones ácidas en presencia de agua. Además, el *90 diluye el producto gaseoso produciendo una baja en su poder calorfico. La industria del procesamiento de gases esta generando nue+os procesos, con el objeti+o de con+ertir el gas natural en un combustible aceptable en el mercado a un menor costo y reduciendo los problemas 2ue se presentan a cada paso. /asta la fec:a se :an desarrollado un sin nImero de procesos de endulamiento caracteriados principalmente por el tipo de absorbente 2ue se emplee. Existen sol+entes fsicos, 2umicos y lec:os sólidos como medios de absorción. Algunos de los procesos 2ue emplean estos sol+entes son a" 'rocesos con disol+entes 2umicos. - %irbotol. !Jste es el proceso 2ue se +a :a describir" - 1ulften.
- *atacarb. - Kenfield. - 1ulfinol. - Lo *at. - 1ulfolin. Los sol+entes 2umicos en este tipo de procesos son soluciones acuosas 2ue reaccionan con los gases ácidos, en una torre, despus son regenerados con calor para ser reutiliados. Ejemplo de estos son las aminas y el carbonato de potasio. La solución usada puede tener una gran capacidad de absorción de los gases ácidos, otra caracterstica es 2ue la reacción es re+ersible a altas temperaturas para la regeneración de la solución. La unidad de remoción de gases ácidos puede ser selecti+a o no selecti+a. El /01 y el *90 se separan en una corriente, mientras 2ue en una unidad selecti+a se producen dos corrientes de gases ácidos, una de las cuales contienen esencialmente todo el /01, y la otra contiene *90. As, la unidad de remoción selecti+a reduce el +olumen de gas a tratarse en la unidad recuperadora pero aumentando el de la unidad de remoción de gases ácidos. La aplicación de cada uno de estos procesos esta sujeta a las caractersticas de la corriente 2ue se +a a tratar. 'ara selección del proceso más adecuado se deben considerar los siguientes factores (" $ipo de contaminantes a remo+er !/01, *90, mercaptanos, sulfuro de carbonilo, etc.". 0" *oncentración de contaminantes en la corriente de alimentación y la re2uerida en el proceso. 8" 1electi+idad del gas ácido, si es necesaria. 5" olumen del gas a manejar, as como su presión y temperatura a las 2ue se encuentre disponible.
uente: http://000.scribd.com/doc/,2,3144/G...nico5Petrolero
'roceso %irbotol. 9 tambin conocido como un proceso de alcanolaminas se desarrolla, como absorbente de gases ácidos las dos aminas más importantes de los procesos comerciales para la purificación de gas son la monoetanolamina !MEA" y la dietanolamina !#EA". Las fórmulas moleculares de cada una de las aminas, en general cuenta con al menos un grupo :idroxilo y un grupo amina; el grupo :idroxilo reduce la presión de +apor e incrementa la solubilidad en el agua, mientras 2ue el grupo amina puede aportar la alcalinidad necesaria a las soluciones acuosas para causar la absorción de gases ácidos. Las principales reacciones 2ue se lle+an a cabo cuando una solución de amina primaria se utilia para absorber *90 y /01 se representan en las siguientes ecuaciones 034/0 6 /01 !34/8"01 !34/8"01 6 /01 034/8/1 034/0 6 *90 6 /09 !34/8"0*98 !34/8"0*98 6 *90 6 /09 034/8/*98 034/0 6 *90 34/*994/83 Aun2ue son compuestos 2umicos definidos, poseen una presión de +apor considerable bajo condiciones normales, de manera 2ue las composiciones de la solución de e2uilibrio +aran con la presión parcial de los gases ácidos presentes. *uanto mayor aumenta la presión parcial de +apor de estos con la temperatura, mayor será la posibilidad de eliminar los gases absorbidos de la solución utiliada mediante el suministro de energa. Aplicación. 3emoción de /01, *90, *91, etc. de corrientes de :idrocarburos l2uidos yHo gaseosas, mediante la absorción con solucionas acuosas de monoetanolamina !MEA" o dietanolamina !#EA". El proceso consiste básicamente en la absorción de los contaminantes, contenidos en las corrientes l2uidas o gaseosas !gas natural", con una solución acuosa !MEA o #EA" a una temperatura 2ue +a de 0D a 5) ?* y la regeneración de la misma mediante el aumento de temperatura entre ((> y (0D ?*. Las soluciones acuosas de dietanolamina !#EA"se :an utiliado por muc:os años para el tratamiento de gases conteniendo cantidades ele+adas de *91 y *10, además del /01 y *90. #ebido a 2ue las aminas secundarias son muc:o menos reacti+as con el *91 y *10 2ue las aminas primarias, produciendo compuestos secundarios, son la lección natural para flujos de gas conteniendo estas impureas. La solución acuosa de dietanolamina ligeramente concentrada !de 07 a 8> @ en peso" es capa de absorber los gases ácidos en una proporción por encima de la este2uiomtrica es decir, de (.> a (.8 moles de #EA por mol de gas ácido. 1i la solución regenerada s desorba perfectamente, cuando se regresa al absorbedor y la presión se ele+a, puede producirse un gas purificado 2ue satisfaga las especificaciones de la tubera. na
+entaja adicional del proceso es 2ue los productos de descomposición formados se eliminan fácilmente por filtración a tra+s de carbón acti+ado. 'roblemas de operación na de las raones por la cual los procesos 2ue utilian alcanolaminas :an desplaado en gran medida a los procesos de óxido de fierro y carbonato de sodio utiliados en la purificación de gas natural es la carencia de dificultades en la operación. 1in embargo, +arios factores pueden ocasionar gastos indebidos y dificultades en la operación de unidades de alcanolaminas, entre las cuales pueden citarse, desde el punto de +ista costoso, la corrosión y la perdida de aminas. N las dificultades de operación 2ue causan limitaciones en la capacidad de una planta para la purificación del gas son la espuma y el taponamiento del e2uipo. - *orrosión 1e sabe 2ue el *90 causa se+era corrosión, particularmente a temperaturas ele+adas y en presencia de agua. 1e cree 2ue el mecanismo in+olucrado, consiste de la reacción de fierro metálico con ácido carbónico, lo cual origina la formación de bicarbonato de fierro soluble. El calentamiento adicional a la solución puede liberar el *90 y pro+ocar la precipitación del fierro como carbonato insoluble. El sulfuro de :idrógeno ataca al acero como ácido, con la formación posterior de sulfuro ferroso insoluble. 'or Iltimo puede presentarse corrosión debido a la erosión de sólidos suspendidos en el flujo de gas o por difusión de gases ácidos a tra+s del material sólido causando lo 2ue se llama corrosión de esfuero. - a (7 grados por encima de la temperatura de la corriente de alimentación, asegurando con esto 2ue no ocurra cambio de fase. - 'erdidas 2umicas Las prdidas del disol+ente representan un problema difcil de tratar en plantas de purificación del gas; estas perdidas pueden ocasionarse por acarreo de la solución en el flujo de gas dulce, por +aporiación o degradación 2umica de la amina. Jstas deben de combatirse ex:austi+amente, no solo por el costo 2ue representa su prdida sino tambin por la contaminación 2ue causa el flujo de gas purificado en las paredes de la tubera y en casos donde ste gas se destine a procesos catalticos, ocasionalmente el en+enenamiento del cataliador. Aun2ue la presión de +apor de las aminas es relati+amente baja, las prdidas por +aporiación son considerables ya 2ue se pasan a tra+s de la solución de +olImenes enormes de gas. La prdida de solución más seria es por degradación 2umica de la amina. En general, la amina es trmicamente estable a la temperatura de operación del paso del regenerador. 'or Iltimo, en ciertas operaciones, especialmente cuando la presión de operación es ele+ada, se acarrean cantidades significantes de gases no ácidos del absorbedor a la sección de regeneración; esto resulta indeseablemente cuando los gases ácidos eliminados +an a utiliarse para la obtención de :ielo seco y aufre elemental. 'or consiguiente, estos gases deben separase de la solución, despus de 2ue abandonan el absorbedor y antes de entrar al desorbedor.
A continuación se exponen los pasos 2ue sigue el proceso
(. El gas seco del domo del absorbedor secundario fluye al tan2ue separador para eliminar cual2uier cantidad de aceite de absorción 2ue fuera arrastrado, la cual causara espumamiento en la solución de #EA, la cual se pone en contacto con el gas seco. 0. El contacto entre la #EA y el gas seco se realia en un absorbedor empacado, entrando las dos corrientes a contracorriente y lograndose la eliminación del /01 y *90 de la corriente de gas seco. 8. El gas fluyente 2ue se encuentra libre de /01 y *90 se manda inmediatamente al sistema de gas combustible. 5. El gas licuable ya dulce, fluye por el domo a un tambor separador, donde se elimina la #EA arrastrada para pasar a la sección de tratamiento. 7. La #EA rica fluye de la base de cada absorbedor a un tambor separador de :idrocarburos y #EA, el cual opera a una presión reducida, en el cual los :idrocarburos ligeros son +aporiados mandándose a la corriente de gas combustible, y los :idrocarburos más pesados son asentados de la disolución de #EA. B. La corriente fluye a un cambiador de amina pobre contra amina rica en el 2ue se precalienta a la disolución rica antes de 2ue sea +aporiada en el reacti+ador de #EA. D. En la torre regeneradora de amina, la #EA rica es liberada del /01 y *90 2ue fueron incorporados a la solución en el absorbedor. C. El medio de calentamiento del recalentamiento del regenerador es +apor de presión media. El +apor de agotamiento remue+e los +apores de /01 y *90. ). Los +apores del domo de la torre regeneradora fluyen a un condensador y despus a un tambor de separador en el cual el agua condensada es colectada y en+iada al plato superior de sta torre regeneradora, como un reflujo la+ar los arrastres formados durante la +aporiación de la #EA rica 2ue fue alimentada en el Iltimo plato (>. Los +apores del tambor separador constituyen el producto de gas ácido y fluyen en una lnea pre+ista de +enas de calentamiento. ((. La #EA pobre es bombeada nue+amente al absorbedor nue+amente, para as cerrar el ciclo.
proceso selexol
Procesos de Absorción Física
La absorción fsica depende de la presión parcial del contaminante y estos procesos son aplicables cuando la presión del gas es alta y :ay cantidades apreciables de contaminantes. Los sol+entes se regeneran con disminución de presión y aplicación baja o moderada de calor o uso de pe2ueñas cantidades de gas de despojamiento. En estos procesos el sol+ente absorbe el contaminante pero como gas en solución y sin 2ue se presenten reacciones 2umicas; ob+iamente 2ue mientras más alta sea la presión y y la cantidad de gas mayor es la posibilidad de 2ue se disuel+a el gas en la solución. Los procesos fsicos tienen alta afinidad por los :idrocarburos pesados. 1i el gas a tratar tiene un alto contenido de propano y compuestos más pesados el uso de un sol+ente fsico puede implicar una prdida grande de los componentes más pesados del gas, debido a 2ue estos componentes son liberados del sol+ente con los gases ácidos y luego su separación no es económicamente +iable. El uso de sol+entes fsicos para endulamiento podra considerarse bajo las siguientes condiciones 'resión parcial de los gases ácidos en el gas igual o mayor de 7> Lpc. *oncentración de propano o más pesados baja. 1olo se re2uiere remoción global de los gases ácidos ! 4o se re2uiere lle+ar su concentración a ni+eles demasiado bajos" 1e re2uiere remoción selecti+a de /01 Entre estos procesos está el proceso selexol y el la+ado con agua.
O 'roceso 1elexol
sa como sol+ente un dimetil eter de polietilene glicol !#M'E%". La mayora de las aplicaciones de este proceso :an sido para gases agrios con un alto contenido de *90 y bajo de /01. La solubilidad del /01 en el #M'E% es de C (> +eces la del *90, permitiendo la absorción preferencial del /01. *uando se re2uieren contenidos de este contaminante para gasoducto en el gas de salida del proceso se le agrega #&'A al proceso; con esta combinación la literatura reporta 2ue simultáneamente con bajar el contenido de /01 a los ni+eles exigidos se :a logrado remo+er :asta un C7@ del *90. entajas del 1elexol O 1electi+o para el /01 O 4o :ay degradación del sol+ente por no :aber reacciones 2umicas O 4o se re2uiere FreclaimerG. O 'ocos problemas de corrosión O El proceso generalmente utilia cargas altas de gas ácido y por lo tanto tiene bajos re2uerimientos en tamaño de e2uipo. O 1e estima 2ue remue+e aproximadamente el 7>@ del *91 y el *10. #es+entajas del 1elexol. O Alta absorción de /idrocarburos. Los procesos de absorción fsicos son más aplicables cuando los contenidos de etano e :idrocarburos más pesados son bastante bajos. O 3e2uiere presiones altas ! mayores de 5>> L'*."
O 1ol+ente más costoso 2ue las aminas O En algunos casos se :a presentado acumulación de aufre en el sol+ente y depositación de aufre en los e2uipos. O Kaja remoción de mercaptanos O 1e debe usar gas de despojamiento en el proceso de regeneración. Solventes fisicos
b" 'rocesos con disol+entes fsicos. - 1elexon. - 3ectisol. - *arusorb 0>>. - 'urisol. Los sol+entes fsicos proporcionan mayores +entajas económicas 2ue las anteriores en el tratamiento de corriente de alto contenido de gases ácidos a lata presión. En ste proceso el sol+ente absorbe los gases ácidos en el medio absorbente !mallas moleculares o fierro esponja por ejemplo" el cual puede ser regenerado por el paso de aire o gas dulce.