Proceso De Endulzamiento

ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL CON AMINAS

El objetivo del sistema de tratamiento de gas, es remover el exceso del dióxido de carbono, a través de su tratamiento con una solución de amina. La remoción del dióxido de carbono, es sumamente importante, porque el dióxido de carbono reduce el poder calorífico del gas natural. El dióxido de carbono, también es ácido y en consecuencia corrosivo en presencia de agua libre.

jueves, 19 de mayo de 2011

EQUIPOS DE UNA PLANTA DE AMINAS

A continuaciòn se detallan lo principales componentes de una planta de endulzamiento que trabaja con Aminas:

SEPARADOR DE ENTRADA:

Recipiente colocado a la entrada de la planta, encargado de separar los contaminantes de la corriente de gas, tales como Hidrocarburo lìquido, Agua, Particulas Sòlidas, Etc.

TORRE CONTACTORA O ABSORVEDORA:

Equipo donde se produce el contacto en contracorriente entre el Gas Acìdo que sube desde el fondo y la soluciòn de MDEA que baja desde el tope de la torre.

TANQUE DE VENTEO Ò FLASH TANK:

Utilizado para separar el gas que se disuelve en la soluciòn de MDEA, en la torre contactora.

INTERCAMBIADOR DE CALOR AMINA-AMINA:

Utilizado para aprovechar la energìa de la amina pobre (sin contenido de CO2 y H2S) que sale de la Torre Regeneradora.

TORRE REGENERADORA:

El objetivo de la Torre Regeneradora, es remover el gas àcido que contiene la soluciòn de amina rica. La mayoria tienen entre 18 a 24 platos, siendo un diseño tìpico el que contiene 22 platos.

TANQUE DE ABASTECIMIENTO / SURGE TANK / PULMÒN:

Empleado para almacenar la amina regenerada y suministrar, como pulmòn, a las bombas principales. En este equipo es donde se detecta mediante seguimiento de nivel, el consumo ò pèrdidas de amina en el circuito ya sea por consumo normal del proceso y/ò pèrdidas en equipos (bombas, internos de vàlvulas controladoras).

BOMBA DE SOLUCIÒN POBRE:

Encargada de tomar la soluciòn de amina del Tanque de Abastecimiento, elevar la presiòn y enviarla al tope de la Torre Contactora. Generalmente este tipo de bomba es de desplazamiento positivo (multi-etapas). El control de caudal requerido para inyectar a la Torre Contactora, se realiza mediante una vàlvula controladora automàtica dispuesta en la lìnea de descarga de dicha bomba.

FILTROS:

La soluciòn de aminas al recorrer el circuito acumula perticulas, ya sean productos de la corrosiòn y/ò contaminantes que ingresan con el gas. Entonces en la Planta de Aminas, es necesario disponer de un sitema de filtraciòn confomados por dos tipos de filtros:

MECÀNICOS: Estos filtros se utilizan para eliminar sòlidos en suspensiòn de la soluciòn. En un proceso generalmente estàn dispuestos antes y despues del Filtro de Carbòn Activado, para atrapar los sòlidos (carbonilla) que pudiera desprender el Carbòn Activado. El micronaje de estos filtros pueden ser desde 1 hasta 50 micrones.

CARBÒN ACTIVADO: El material filtrante es carbòn mineral, de orgien "Lignito ò Bitumen". No se recomienda utilizar Carbòn de Madera. La funciòn de este filtro es captar vestigios de Hidrocarburo que circulan con la soluciòn de Amina.

ENFRIADOR DE LA SOLUCIÒN POBRE:

La soluciòn que sale de la Torre Regeneradora, es la que tiene mayor Temperatura en el circuito. Si esta soluciòn se la envìa directamente a la Torre Contactora, la Amina pierde la capcidad de retener los gases Acidos. Para ello se utiliza este tipo de intercambiador de celor con aire del ambiente.

Tambien existen Intercambiadores de calor Carcaza-Tubo, dende el medio refrigerante es agua que circula por los tubos.

Plantas de procesamiento del gas natural

El endulzamiento del gas se hace con el fin de eliminar el H2S y el CO2 del gas natural. Como se sabe el H2S y el CO2 son gases que pueden estar presentes en el gas natural y pueden en algunos casos, especialmente el H2S, ocasionar problemas en el manejo y procesamiento del gas; por esto hay que eliminarlos para llevar el contenido de estos gases ácidos a los niveles exigidos por los consumidores del gas. El H2S y el CO2 se conocen como gases ácidos, porque en presencia de agua forman ácidos, y un gas natural que posea estos contaminantes se conoce como gas agrio.

Entre los problemas que se pueden tener por la presencia de H2S y CO2 en un gas se pueden mencionar:

- Toxicidad del H2S.

- Corrosión por presencia de H2S y CO2.

- En la combustión se puede formar SO2 que es también altamente tóxico y corrosivo.

- Disminución del poder calorífico del gas.

- Promoción de la formación de hidratos.

- Cuando el gas se va a someter a procesos criogénicos es necesario eliminar el CO2 porque de lo contrario se solidifica.

- Los compuestos sulfurados (mercaptanos (RSR), sulfuros de carbonilo (SCO) y disulfuro de carbono (CS2)) tienen olores bastante desagradables y tienden a concentrarse en los líquidos que se obtienen en las plantas de gas; estos compuestos se deben eliminar antes de que los compuestos se puedan usar.

La concentración del H2S en el aire o en un gas natural se acostumbra a dar en diferentes unidades. La conversión de un sistema de unidades a otro se puede hacer teniendo en cuenta lo siguiente:

1 grano = 0,064798 g

Peso molecular del H2S = 34.

ppm (V) = %(V)*104

Granos/100PCN = (5.1)

Miligramos/m³ = (5.2)

Donde, %(V) es la concentración en porcentaje por volumen y ppm (V) es la concentración en partes por millón por volumen.

Un proceso de endulzamiento se puede decir, en general, que consta de cinco etapas

i) Endulzamiento. Donde se le remueve por algún mecanismo de contacto el H2S y el CO2 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 debajo de los contenidos aceptables.

ii) Regeneración. En esta etapa la sustancia que removió los gases ácidos se somete a un proceso de separación donde se le remueve los gases ácidos con el fin de poderla reciclar para una nueva etapa de endulzamiento. Los gases que se deben separar son obviamente en primer lugar el H2S y el CO2 pero también es posible que haya otros compuestos sulfurados como mercaptanos (RSR), sulfuros de carbonilo (SCO) y disulfuro de carbono (CS2).

iii) Recuperación del Azufre. Como el H2S es un gas altamente tóxico y de difícil manejo, es preferible convertirlo 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 H2S es alta se hace necesaria. En la unidad recuperadora de azufre se transforma del 90 al 97% del H2S en azufre sólido o líquido. El objetivo fundamental de la unidad recuperadora de azufre es la transformación del H2S, aunque el azufre obtenido es de calidad aceptable, la mayoría de las veces, para comercializarlo.

iv) Limpieza del gas de cola. El gas que sale de la unidad recuperadora de azufre aún posee de un 3 a un 10% del H2S eliminado del gas natural y es necesario eliminarlo, dependiendo de la cantidad de H2S y las reglamentaciones ambientales y de seguridad. La unidad de limpieza del gas de cola continua la remoción del H2S bien sea transformándolo en azufre o enviándolo a la unidad recuperadora de azufre. El gas de cola al salir de la unidad de limpieza debe contener solo entre el 1 y 0.3% del H2S removido. La unidad de limpieza del gas de cola solo existirá si existe unidad recuperadora.

v) Incineración. Aunque el gas que sale de la unidad de limpieza del gas de cola sólo posee entre el 1 y 0.3% del H2S removido, aun así no es recomendable descargarlo a la atmósfera por eso se envía a una unidad de incineración donde mediante combustión el H2S es convertido en SO2, un gas que es menos contaminante que el H2S. Esta unidad debe estar en toda planta de endulzamiento.

Tipos de procesos [editar]

Los procesos que se aplican para eliminar H2S y CO2 se pueden agrupar en cinco categorías de acuerdo a su tipo y pueden ser desde demasiado sencillos hasta complejos dependiendo de si es necesario recuperar o no los gases removidos y el material usado para eliminarlos. En algunos casos no hay regeneración con recobro de azufre y en otros si. Las cinco categorías son:

- Absorción química. ( procesos con aminas y carbonato de potasio). La regeneración se hace con incremento de temperatura y decremento de presión.

- Absorción Física. La regeneración no requiere calor.

- Híbridos. Utiliza una mezcla de solventes químicos y físicos. El objetivo es aprovechar las ventajas de los absorbentes químicos en cuanto a capacidad para remover los gases ácidos y de los absorbentes físicos en cuanto a bajos requerimientos de calor para regeneración.

- Procesos de conversión directa. El H2S es convertido directamente a azufre.

- Procesos de lecho seco. El gas agrio se pone en contacto con un sólido que tiene afinidad por los gases ácidos. Se conocen también como procesos de adsorción.

Aunque son muchos los criterios a tener en cuenta para establecer cual categoría puede ser mejor que otra, uno de estos criterios y quizás el más importante desde el punto de vista de capacidad para quitar el H2S es su presión parcial y la figura 67 muestra el comportamiento.

Esquema General de un Proceso de Endulzamiento del Gas Natural Mostrando las Cinco Etapas del Proceso. Efectos Fisiológicos de la Concentración de H2S en el

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