Simulación de la operación de absorción en el proceso de endulzamiento de gas natural

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PRÁCTICA DE LABORATORIO: Simulación de la operación de absorción en el proceso de endulzamiento de gas natural

1. OBJETIVOS

1. OBJETIVO GENERAL.

Comprender el funcionamiento del proceso de absorción en la eliminación de sulfuro de hidrógeno (H₂S) y dióxido de carbono (CO₂) del gas natural.

1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Familiarizarse con el software COCO de simulación de procesos químicos.
• Analizar el impacto de las condiciones operativas y tipos de solventes en la eficiencia de la absorción.
• Evaluar la concentración final de H₂S en el gas natural después del proceso de absorción.

1. MARCO TEORICO

La absorción es un proceso de transferencia de masa en el cual una mezcla en fase gaseosa es puesta en contacto con una fase liquido (solvente), que disuelve a uno o más componentes de la fase gaseosa. Generalmente esto se realiza con el objetivo de purificar o recuperar ciertos componentes de la fase gaseosa.

Una aplicación a nivel industrial de la absorción se da en plantas de gas natural en el proceso endulzamiento, con el objetivo de remover sulfuro de hidrógeno (H₂S) y dióxido de carbono (CO₂) hasta los niveles máximos permitidos por las regulaciones. Los solventes más utilizados son los de aminas, como el dietanolamina (DEA), monoetanolamina (MEA) y metiletanolamina (MDEA) debido a su alta efectividad en la remoción de impurezas.

1. MATERIALES Y EQUIPOS

• Computador con simulador de procesos químicos “COCO” y sus módulos (Chemsep).

1. METODOLOGÍA

Se desea simular el proceso de endulzamiento de gas natural con dietanolamina (DEA), con el fin de obtener un gas con concentraciones bajas (gas dulce) de CO 2 (< 2%) y H2S (< 4 ppmv). La corriente de gas ácido ingresa a una torre flash, que separa la fase liquida remanente de la fase gaseosa que ingresa posteriormente a la torre de absorción a 23,8°C y a una presión de 590 psia y fluye en contracorriente con una solución acuosa de amina (DEA) fracción molar 0,3 de amina y 0,7 de agua, la cual ingresa con un flujo molar de 7693 mol/h, a 50°C y 580 psia. La tabla 1 presenta el flujo y composición del gas natural ingresa a la torre de absorción. La DEA de entrada (amina pobre) reacciona con los gases ácidos y los absorbe para obtener un gas dulce por la parte superior de la columna. Considere una caída de presión de 2 psia y un número de 20 bandejas en la torre de absorción.

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Tabla 1. Condiciones del gas de entrada (gas ácido)

5. ANÁLISIS

• Analiza los cambios en la eficiencia del proceso al variar los siguientes parámetros:

• Concentración inicial de la solución absorbente (DEA)
• Flujo de la solución absorbente (DEA)
• Tipo de solvente (DEA, MEA, MDEA)
• Número de bandejas (10 – 20)

Justifique de acuerdo a los fundamentos de la operación de absorción. Tenga en cuenta que condiciones favorecen la remoción de CO 2 y H2S a las concentraciones indicadas.

6. CUESTIONARIO

• ¿Cómo afecta la concentración inicial de la solución absorbente a la eficiencia del proceso?
• ¿Qué sucede si se cambia el tipo de disolvente en el proceso?
• ¿Cómo afecta el número de platos de diseño de la torre a la eficiencia de remoción gases?

7. BIBLIOGRAFIA

• Erdmann, E., Ale, L., Martínez, J., Gutierez, J., & Tarifa, E. (2012). Endulzamiento De Gas Natural Con Aminas. Simulación Del Proceso Y Análisis De Sensibilidad Paramétrico. Avances En Ciencias e Ingeniería, 3(4), 89–101.
• Condori, A. (2018). ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL - Marcías J. Martínez. Devenet. https://www.academia.edu/36851899/ENDULZAMIENTO_DEL_GAS_NATURAL_Marc%C3%ADas_J_Mart%C3%ADnez
• Treybal, R. (1988). Absorción de gases. In Operaciones de transferencia de masa (2nd ed., p. 858). México D.F.

Universidad Tecnológica de Bolívar – Programa Ingeniería Química.

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