Procesamiento Del Gas Natural

INTRODUCCIÓN.

Los gases ácidos por naturaleza se acidifican cuando se disuelven en agua. Estos gases son: H2S, CO2 y Mercaptanos. Un gas ácido es aquel que contiene más de (16ppm de H2S ). La GPSA define la calidad de un gas para ser transportado como aquel que contiene menos de 4 ppm de H2S, menos de 3% de CO2 y menos de 7 lb. H2O/1000PCN.

El Sulfuro de hidrógeno (H2S) es venenoso, es decir, puede llegar a causar la muerte, y en presencia de agua es corrosivo. El contenido total de azufre se limita para así reducir la presencia de Mercaptanos (R-SH). Estos compuestos tienen olores nauseabundos. Al quemarse forman SO2 de naturaleza tóxica y corrosiva.

Adicionalmente al sulfuro de hidrógeno, el gas natural también puede tener en su composición, otros gases sulfurados como el sulfuro de carbonilo COS, el disulfuro de carbono CS2, y mercaptanos de fórmula general RSH.

Todos ellos son tóxicos y corrosivos y pueden descomponerse a sulfuro de hidrógeno y/o dióxido de carbono.

Estos compuestos se deben remover porque el gas carbónico no es combustible, por tanto, disminuye el poder calorífico del gas, y en presencia de agua líquida se disuelve parcialmente formando ácido carbónico (corrosivo). Debe eliminarse antes de entrar a plantas criogénicas para evitar su solidificación.

El Endulzamiento del Gas Natural consiste en extraerle el Sulfuro de Hidrogeno y/o el Dioxido de Carbono. Para esto se pueden utilizar diferentes metodos como: Solventes Químicos, Solventes Físicos, Conversión Directa, Lecho Seco y Solventes Mixtos. La aplicación de alguno de estos metodos en el proceso de Endulzamiento dependera en gran medida de la composición del gas a tratar y la cantidad de H2S y CO2 que contenga, asi como de la selectividad de un agente de endulzamiento sobre el contaminante que se desee eliminar.

ÍNDICE.

Introducción........................................................................................................................................Pag.1

Desarrollo:

Proceso de Carbonato Caliente...........................................................................................................Pag.2

Nuevos Procesos de Gas por Absorcion.............................................................................................Pag.2

Procesos Sólidos De Endulzamiento...................................................................................................Pag.3

Agua como Absorvente de Impurezas Gaseosas.................................................................................Pag.4

Conversión Catalítica de Impurezas Gaseosas....................................................................................Pag.5

Procesos Secos de Oxidación para remoción de Compuestos de Oxidación de Azufre.....................Pag.7

Determinación y Control de Formación de Hidratos..........................................................................Pag.9

Conclusión........................................................................................................................................Pag.10

Anexos...............................................................................................................................................Pag.11

PROCESO DE CARBONATO CALIENTE.

El proceso carbonato de potasio utiliza una solución del 25 al 35% en peso de carbonato de potasio. Su aplicabilidad principal es a grandes corrientes de gas que contengan apreciables cantidades de dióxido de carbono. Si hay sulfuro de hidrógeno presente y muy poco CO2, el proceso no endulzara efectivamente el gas. El proceso remueve COS y CS2 por hidrólisis de estos componentes. Para que el proceso sea atractivo, el gas ácido debe contener de 5 a 8% mol de gas ácido a una presión de contacto de 300 psig o mayores.

El proceso Catacarb es una versión bajo licencia del proceso carbonato de potasio caliente que contiene activantes químicos e inhibidores de corrosión para aumentar la reactividad y la carga de la solución. El proceso se ha utilizado ampliamente en la remoción de CO2 en plantas de hidrógeno y amoníaco.

El proceso Benfield es también una versión catalizada del proceso carbonato de potasio caliente que contiene activadores para mejorar las capacidades de tratamiento de la solución. Es un proceso bajo licencia que se ha aplicado ampliamente en plantas de hidrógeno y amoníaco.

El proceso Gianmarco-Vetrocoke también es una versión catalizada del proceso carbonato de potasio caliente, que utiliza activadores que contienen arsénico para mejorar la actividad de la solución. En los Estados Unidos se instaló sólo una planta y no se han permitido más por la naturaleza venenosa del arsénico alanina de sodio y se usa principalmente para absorber bien sulfuro de hidrógeno, bien dióxido de carbono, cuando se encuentran presentes solos o juntos en la corriente gaseosa a tratar. La solución “dik” contiene la sal potásica de dietil o dimetilglicina y se utiliza para la remoción selectiva del sulfuro de hidrógeno a partir de gases que contienen dióxido de carbono y también de gases que contienen pequeñas cantidades de COS o de cianuro de hidrógeno. La solución “S” esta constituida por fenolato de sodio y se desarrollo principalmente para gases que contienen una apreciable cantidad de impurezas como: HCN, amoníaco, CS2, mercaptanos, polvo y alquitrán. Esta ultima solución no se ha comercializado.

NUEVOS PROCESOS DE ENDULZAMIENTO DE GAS POR ABSORCIÓN.

PROCESOS DE ABSORCION QUÍMICA:

Entre los nuevos procesos de endulzamiento del gas por Absorción Química tenemos:

Proceso con diglicolamina: No se degrada con el COS y el CS2. Originalmente la DGA ofrecía ciertas ventajas frente a los procesos con MEA y DEA en cuanto a menores tasas de circulación debidas a sus altas concentraciones, menores requerimientos de utilidades y menores pérdidas por vaporización pero con el advenimiento de los procesos con DEA de altas concentraciones ha venido perdiendo aceptación.

Proceso con diisopropanolamina DIPA: Es un proceso patentado por la Shell, se ha utilizado mucho en la remoción de gases ácidos a partir de gases de refinería y de líquidos del gas natural. Este proceso puede diseñarse para que sea selectivo para el sulfuro de hidrógeno en presencia de dióxido de carbono y es efectivo en remover grandes cantidades de COS sin degradarse.

PROCESOS DE ABSORCION FISICA:

Los procesos de absorción física, utilizan solventes orgánicos y llevan a cabo la remoción de gases ácidos principalmente por efecto de la absorción física, la cual es directamente proporcional a la presión parcial del gas ácido en la corriente total del gas.

Estos procesos se aplican a corrientes de gas de alta presión que contienen cantidades apreciables de componentes agrios. La alta carga de gas ácido implica una reducción en la tasa de circulación de solvente, reducción en el tamaño de los equipos y costos y un bajo consumo de servicios característicos de estos procesos.

En general, los procesos con solventes físicos presentan dos desventajas:

1) La afinidad de los solventes con los hidrocarburos pesados (C5+).

2) La naturaleza costosa de los solventes.

3) Casi todos los procesos de absorción física están protegidos por patentes y es necesario el pago de regalías para utilizarlos.

Entre los principales procesos de absorción física:

Proceso Fluor: Utiliza carbonato de propileno como solvente.

Proceso Selexol: Utiliza dimetil eter de polietilenglicol

Proceso Purisol : Utiliza n- metil-pirrolidona

Proceso Etasolvan: Utiliza terbutil fosfato.

Proceso Rectisol: Utiliza metanol

PROCESOS HIBRIDOS:

Existe un proceso que utiliza una solución que es una mezcla de un absorbente químico y un absorbente físico, tal es el proceso Sulfinol.

PROCESOS SÓLIDOS DE ENDULZAMIENTO.

PROCESOS DE LECHO SECO:

Utilizan un lecho de material sólido. Algunas versiones de este esquema se basan en la reacción del sulfuro de hidrógeno y el dióxido de azufre para formar azufre elemental, mientras que otras se basan meramente en la adsorción de los componentes que luego salen del lecho durante la regeneración, tal como el proceso de tamices moleculares. El proceso “ esponja de hierro” se basa en la reacción del sulfuro de hidrógeno con Monoetanolamina. Es un proceso bajo licencia Shell y contiene una solución de diisopropanolamina, sulfolano (dióxido de tetrahidrotiofeno) y agua. Se debe observar que la capacidad del sulfinol es inferior a la de la monoetanolamina a bajas presiones parciales de sulfuro de hidrógeno. Sin embargo, a medida que aumenta la concentración de sulfuro de hidrógeno, la capacidad de la MEA permanece constante mientras la del sulfinol aumenta. La carga esta en el orden de 6 scf/gal.

El proceso “ esponja de hierro” utiliza virutas de madera impregnadas de óxido férrico en su forma hidratada. La regeneración del lecho se lleva a cabo con aire, pero eventualmente el lecho se tapona con azufre y debe ser reemplazado. Las ventajas de este proceso

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