El gas natural

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA

NÚCLEO-COL

CÁTEDRA: PROCESOS DE CAMPO

CABIMAS, AGOSTO 2011

INTRODUCCION

El gas natural es un recurso no renovable, que debido a sus características combustibles se le ha dado una amplia gama de aplicaciones que van desde el uso doméstico hasta las diversas ramas industriales. Para que este combustible pueda ser utilizado es conveniente que pase por un proceso de purificación, que es denominado endulzamiento ya que el gas tal como es extraído de los yacimientos, contiene algunos compuestos indeseables como el ácido sulfhídrico, bióxido de carbono y agua, los que ocasionan contaminación, corrosión y restan poder calorífico al gas.

Como en todos los procesos que abarca la industria química, la necesidad de reducir en las plantas los costos operativos y aumentar la producción dentro de los estándares de calidad que rigen el mercado, han llevado al desarrollo de nuevos procesos y a optimizar los yacimientos ya establecidos. El aumento en la demanda de gas natural obliga a mejorar los procesos de endulzamiento, con el incremento de la producción de gas dulce y la disminución de los costos de operación. Estudios realizados en esta área se encaminan a la reducción de pérdidas de amina, mediante la manipulación de las variables operativas e implementación de dispositivos, obteniéndose excelentes resultados en el ahorro de costos sin alterar la capacidad ni la calidad de endulzamiento.

Estos pasos deben seguirse para lograr que las corrientes de gases tratadas cumplan con las Normas de Calidad del gas natural comercial; es decir, que la sustancia absorbente usada pueda ser recuperada y reutilizada en circuito cerrado. Se encuentra muy poca información en la literatura sobre las características de los procesos de endulzamiento de gas natural dado que al ser desarrollado los mismos, en su mayoría, por compañías que realizan este trabajo, los datos no están disponibles.

CONTENIDO

IMPUREZAS DEL GAS NATURAL

1.- GAS NATURAL

1.1- COMPONENTES DEL GAS NATURAL

1.2- IMPUREZAS DEL GAS NATURAL

1.3- PROCESAMIENTO DEL GAS NATURAL

1.4- ELIMINACIÓN DE LAS IMPUREZAS DEL GAS NATURAL

1.5- PROCESO DE ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL

1.6- ELIMINACIÓN DE LAS IMPUREZAS DEL GAS NATURAL

HIDRATOS

2- DEFINICION DE HIDRATOS

2.1- CONDICIONES DE FORMACIÓN DE HIDRATOS DE GAS NATURALÇ

2.2- PREVENCIÓN COTRA LA FORMACIÓN DE HIDRATOS DE GAS NATURAL

2.3- RAZONES PARA EL ESTUDIO DE LOS HIDRATOS DE GAS

HIDRATOS DE METANO

1.- GAS NATURAL

El gas natural es un combustible que se obtiene de rocas porosas del interior de la corteza terrestre y se encuentra mezclado con el petróleo crudo cerca de los yacimientos. Como se trata de un gas, puede encontrarse sólo en yacimientos separados. La manera más común en que se encuentra este combustible es atrapado entre el petróleo y una capa rocosa impermeable. En condiciones de alta presión se mezcla o disuelve aceite crudo.

1.1- COMPONENTES DEL GAS NATURAL

No existe una composición o mezcla que se pueda tomar para generalizar la composición del gas natural. Cada gas tiene su propia composición, de hecho dos pozos de un mismo yacimiento puede tener una composición diferente entre si. También la composición del gas varia conforme el yacimiento va siendo explotado, es por eso que se deberá hacer un análisis periódico al gas que es extraído, para adecuar los equipos de explotación a la nueva composición y evitar problemas operacionales.

Cuando el gas natural es extraído de los yacimientos presenta impurezas las cuales hay que eliminar ya que pueden provocar daños al medio ambiente, corrosión en equipos o disminuir el valor comercial del gas.

1.2- IMPUREZAS DEL GAS NATURAL.

El gas natural tiene, también cantidades menores de gases inorgánicos, como el Nitrógeno

( N2), el Dióxido de Carbono ( CO2) ; Sulfuro de Hidrógeno (H2S); Monóxido de Carbono (C0), Oxígeno ( O2) , Vapor de Agua (H2O), etc. Todos estos componentes son considerados impurezas del gas natural., algunas de estas impurezas causan verdaderos problemas operacionales, como la corrosión en los equipos y en las tuberías de transporte.

Cuadro 1 Impurezas del Gas Natural

Sulfuro de Hidrogeno (H2S) | Disulfuro de Carbono (CS2) |

Dióxido de Carbono (C02) | Oxígeno (02) |

Nitrógeno (N2) | Sulfuro de Carbonilo (C0S) |

Monóxido de Carbono (C0) | Mercaptanos (RSH) |

Água (H20) | Mercurio (Hg) |

Todas las impurezas mostradas en el cuadro 1 hay que eliminar de la corriente de gas natural, de tal forma que se pueda comercializar dentro de la norma previamente establecida.

EL VAPOR DE AGUA (H2O) es una de las impurezas más común en el gas natural y puede causar una serie de problemas operacionales, como por ejemplo interrupción del flujo de gas o bloqueo de válvulas e instrumentos por formación de hidratos de gas, como también participa en la reducción del valor calorífico del gas, y también causa corrosión interna en las instalaciones por acción entre el dióxido de carbono u sulfuro de hidrógeno, los cuales reaccionan con el agua condensada.

EL DIÓXIDO DE CARBONO ( C02) Es un gas sin color, olor ni sabor que se encuentra presente en el gas natural No es tóxico, y desempeña un importante papel en el ciclo del carbono Dada su presencia natural en la atmósfera y su falta de toxicidad, no se debería de considerar un componente que contamina el medio ambiente, pero es un gas que produce que produce efecto invernadero. Pero, hay que tener en cuenta, que en el caso del gas natural, la toxicidad o contaminación del dióxido de carbono esta relacionado fundamentalmente, con la reacción que se produce entre el dióxido de carbono y el agua, para formar sustancias corrosivas, como los carbonatos y bicarbonatos, por ejemplo.

EL ACIDO SULFHÍDRICO O SULFURO DE HIDRÓGENO (H2S ): Este es un gas contaminante presente en el gas natural, el cual representa una impureza que debe de eliminarse de la corriente de gas, eliminación que debe de realizarse antes de que sea inyectado en el sistema de tubería, ya sean de transporte o distribución. En la parte de salud, se tiene que tener en cuenta que los efectos a una exposición de sustancias tóxicas dependen de la dosis, la duración, la forma como se realice la exposición, como también a los hábitos y características personales y de la presencia de otras sustancias químicas. La exposición a niveles bajos por periodos prolongados puede causar irritación de los ojos, dolor de cabeza y fatiga.

El sulfuro de hidrógeno ocurre naturalmente en el petróleo y gas natural, además de gases volcánicos y manantiales de aguas termales. También puede producirse como resultado de la degradación bacteriana de la materia orgánica, y de las bacterias sulfato reductora, que se encuentran en el petróleo pesado y que bajo condiciones anaeróbicas, pueden transformar los sulfatos en sulfuro de hidrógeno.

También se puede producir por actividad industrial. En el medio ambiente este componente se libera principalmente como gas y se dispersa en el aire. La literatura indica que su permanencia en la atmósfera es de 18 horas. Cuando se libera en forma de gas se convierte el Anhídrido Sulfúrico ( SO3), para posteriormente convertirse en ácido sulfúrico ( H2SO4), por lo que puede causar graves problemas operacionales, ya que el ácido sulfúrico interviene muy activamente en los procesos corrosivos.

EL MONÓXIDO DE CARBONO (CO): Este es un gas tóxico incoloro e inodoro. Es el producto de la combustión incompleta en condiciones de deficiencia de oxígeno.

Si el oxígeno es suficiente, la combustión produce dióxido de carbono (C02) de combustibles sólidos, líquidos y gaseosos. Los artefactos domésticos alimentados con gas, petróleo, querosén, carbón o leña pueden producir monóxido de carbono

(CO). En cantidades excesivas.

EL NITRÓGENO ( N2): Este elemento se encuentra presente en el gas natural que ocasiona una reducción en su valor calorífico, en grandes concentraciones genera la formación de Óxidos de Nitrógeno ( NOX) al momento de la combustión misma, lo que puede conducir a la formación de Ozono ( O3) en la atmósfera y resultan en compuestos contaminantes Los óxidos de nitrógeno se producen en la combustión al combinarse radicales de nitrógeno, procedentes del propio combustible o bien, del propio aire, con el oxigeno de la combustión. Este fenómeno tiene lugar en reacciones de elevada temperatura, especialmente procesos industriales y en motores alternativos, alcanzándole proporciones del 95-98% de Oxido de Nítrico (NO) y del 2-5% de Dióxido de Nitrógeno (N02).

DISULFURO DE CARBONO ( CS2): En estado puro es un líquido incoloro, es un compuesto volátil y muy fácilmente inflamable. Tiene un color característico que empeora si esta impuro, se hidroliza en forma parcial o total liberando sulfuro de hidrógeno. Se mezcla completamente con la mayor parte de los disolventes orgánicos. Se obtiene por reacción directa de los elementos azufre y carbono a una temperatura de 800 a 1000C, también se forma en algunos en condiciones anaeróbicas.

La exposición prolongada de vapores de este componente, lleva a síntomas de intoxicación, que puede llevar al individuo hasta el desmayo total. La intoxicación crónica produce fuertes dolores de cabeza, como también la pérdida del sueño.

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