ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL. PROCESOS

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA

UNIVERSIDAD BOLIVARIANA DE VENEZUELA

PROGRAMA DE FORMACIÓN DE GRADO GAS[pic 1]

PROFESOR.                                                 REALIZADO POR:

REGULO CAYASPO                                         BORROMÉ, MILEXIS

GUISSEPPI, JOSMER

                                                                PINO, ALEJANDRA

                                                                LARA, TIBAIRE

                                                                SALAZAR, FRANCISCO

VILLALBA, ROBERT

MATURÍN, NOVIEMBRE 2015

ÍNDICE

Pág.

ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL        

PROCESOS DE ENDULZAMIENTO DE GAS NATURAL        

     Prodeso de Absorción

        Solventes Químicos

                Endulzamiento del Gas Natural por Aminas

                Tipos de Aminas

                Componentes utilizados en el proceso de endulzamiento con animas

                Descripción del proceso

        Solventes Físicos

        Solventes Mixtos

     Proceso de Adsorción

        Conversión Directa

        Mallas Moleculares

        Membranas

        Sucuestrantes del H2S

FACTORES INVOLUCRADOS EN LA SELECCIÓN DE UN MÉTODO DE ENDULZAMIENTO.        

IMPORTANCIA DEL PROCESO DE ENDULZAMIENTO.        

ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL 

Este proceso tiene como objetivo la eliminación de los componentes ácidos del gas natural, en especial el Sulfuro de Hidrógeno (H2S) y Dióxido de Carbono (C02). Aunque, otros componentes ácidos como el Sulfuro de Carbonillo (C0S) y el Disulfuro de Carbono (CS2), son de gran importancia debido a su tendencia a dañar las soluciones químicas que se utilizan para endulzar el gas, generalmente éstos no se reportan dentro de la composición del gas que se tratará. Además, son de alto riesgo para los procesos industriales de endulzamiento ya que sí existe una alta concentración de estos elementos, es muy posible que el proceso no sea efectivo, pues estos compuestos pueden alterar el normal proceso de los endulzadores.

En términos generales, se puede decir que la eliminación de compuestos ácidos (H2S y CO2) mediante el uso de tecnologías que se basan en sistemas de absorción - agotamiento utilizan un solvente selectivo. El gas alimentado se denomina “amargo”, el producto “gas dulce” Para que el proceso de endulzamiento del gas natural, tenga un alto grado de eficiencia, se debe comenzar por analizar la materia prima que se va a tratar. De hecho, el contenido de las impurezas forma parte de los conocimientos que se deben dominar a la perfección para entender y hacerle seguimiento a los diseños. Por ello se insiste en la tenencia del conocimiento inherente al contenido de agua, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno, en primera instancia.

El agua interviene muy fuertemente en la composición del gas y en la concentración de las soluciones que se utilizan en los sistemas de amina; de la misma manera, los gases ácidos, deben ser considerados en el gas de alimentación y en el gas tratado. La diferencia molar de ambas condiciones establece la cantidad de gas ácido que se va a extraer, define el diseño de los equipos y el proceso que se deba utilizar en el endulzamiento, de tal forma que sea efectivo, de fácil aplicabilidad y además económico.

El proceso de endulzamiento data desde hace muchos años y en la actualidad, se dispone de procesos altamente específicos, con solventes y aditivos complejos que hacen que el endulzamiento sea de una gran eficiencia, en vista que muchos otros procesos del gas depende de este.

PROCESOS DE ENDULZAMIENTO DE GAS NATURAL

1. Endulzamiento del Gas Natural a través del Proceso de Absorción.

Se define como la penetración o desaparición aparente de moléculas o iones de una o más sustancias en el interior de un sólido o líquido. La absorción es un proceso para separar mezclas en sus constituyentes, aprovechando la ventaja de que algunos componentes son fácilmente absorbidos. Este es un proceso, en donde un líquido es capaz de absorber una sustancia gaseosa. En el caso del endulzamiento de gas natural, el proceso de absorción se realiza utilizando solventes químicos, físicos o mixtos. La selectividad de un agente de endulzamiento es una medida del grado en la que el contaminante se elimina en relación a otros. Los procesos de endulzamiento se pueden clasificar de acuerdo al tipo de reacción que presente:

1. Proceso de Absorción con Solventes Químicos. En este proceso los componentes ácidos del gas natural reaccionan químicamente con un componente activo en solución, que circula dentro del sistema. El producto de la reacción química produce compuestos inestables, los cuales se pueden descomponer en sus integrantes originales mediante la aplicación de calor y/o disminución de la presión de operación del sistema, con lo cual se liberan los gases ácidos y se se regenera el solvente, el cual se hace recircular a la unidad de absorción, donde se puede recuperar la amina, para ser nuevamente utilizada.

En general los solventes químicos presentan alta eficiencia en la eliminación de los gases ácidos, aun cuando se trate de un gas de alimentación con baja presión parcial de CO2. Dentro de las principales desventajas se tiene la alta demanda de energía, la naturaleza corrosiva de las soluciones y la limitada carga de gas ácido en solución, tal como, las reacciones químicas son reguladas por la estequiometria.

Uno de los solventes de mayor utilidad en la absorción de gas a través de solventes químicos, son las aminas debido a su buena capacidad de remoción, bajo costo y flexibilidad del diseño y operación. Los procesos con aminas son aplicables cuando los gases ácidos tienen baja presión parcial y se requieren bajas concentraciones del gas ácido en el gas de salida.

Endulzamiento de Gas Natural con Aminas.

Uno de los procesos más importantes en el endulzamiento de gas natural es la eliminación de gases ácidos por absorción química con soluciones acuosas de aminas. Estos solventes están siempre disponibles para remover o eliminar al Sulfuro de Hidrógeno y Dióxido de Carbono que contiene el gas. Las alcanolaminas son generalmente las más aceptadas y mayormente usadas que los otros solventes existentes en el mercado.

Las aminas son compuestos orgánicos derivados del Amoniaco (NH3) y son productos de la sustitución de los hidrógenos que componen el amoniaco por sus grupos alquilo (CH3). Las aminas se clasifican de acuerdo al número de sustituyentes unidos al nitrógeno por ende, existen las aminas primarias, secundarias y terciarias. En la figura 1, se presenta una forma esquemática la estructura del amoniaco y de las diferentes aminas.

[pic 2]

Figura N° 1. Estructura de las Aminas

Tipos de Aminas utilizadas en el Endulzamiento de Gas Natural 

La Monoetanolamina (MEA): es una amina primaria que tiene la reactividad más alta y por lo tanto la mayor capacidad para eliminar H2S. Además, como tiene el menor peso molecular (61,08 Unidades de Masa Atómica) ofrece la mayor capacidad de remover sulfuro de hidrogeno por unidad de masa, esto significa menor tasa de circulación de la MEA para remover una determinada concentración de los gases ácidos, de un gas de alimentación en una planta de endulzamiento. Esta amina es de gran utilidad especialmente en concentraciones bajas de gas ácido. La utilización de la MEA no se recomienda cuando hay presencia de impurezas tales, como C0S; CS2 y 02. Con todos estos compuestos se forman productos de degradación, los cuales deben de ser removidos añadiendo una solución alcalina, además de instalar un sistema de recuperación.

Con la MEA, se logran concentraciones muy bajas de la relación C02/H2S y es eficiente en procesos donde la presión parcial del gas ácido en la corriente de entrada es baja. La corrosión y la formación de espuma son los principales problemas operacionales de la MEA. Otro problema que se presenta es su bajo índice de pureza lo cual requiere de grandes cantidades de calor de solución en el sistema y conlleva a una alta demanda calorífica en el proceso. La presión de vapor de la MEA es mayor que otras aminas en iguales temperaturas, esto puede incrementar las pérdidas por vaporización. Para mantener el proceso de corrosión bajo, se requiere que la concentración de la solución y la carga del gas ácido en la solución deben mantenerse suficientemente bajas que eviten la formación de bicarbonatos (HC03-) y carbonatos (C03-2), compuestos altamente corrosivos, que se forman por la disociación del Ácido Carbónico (H2CO3), el cual es un ácido de baja estabilidad que rápidamente de disocia produciendo bicarbonatos y carbonatos.

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