Eliminación De Las Impurezas Del Gas Natural.

Eliminación de las Impurezas del Gas Natural.

Las corrientes de gas natural poseen, impurezas o contaminantes estas sustancias son muy indeseables y deben eliminarse de la corriente del gas natural antes de su comercialización.

Las Normas de Calidad del gas; los procesos para eliminar las sustancias ácidas del gas natural se conocen como procesos de endulzamiento del gas natural, y se realizan utilizando algún absorbente de las sustancias ácidas. Estos procesos deben lograr que las corrientes de gases tratadas cumplan con las normas de calidad del gas natural comercial en cuanto al contenido de CO2 y, deben cumplir con la economía del proceso; es decir, que la sustancia absorbente usada pueda ser recuperada y reutilizada en circuito cerrado. Las principales razones para remover los contaminantes del gas natural son:

Seguridad del proceso que se realiza.

Control del proceso de corrosión.

Especificaciones de los productos producidos en un proceso.

Impedir la formación de hidratos.

Disminuir los costos del proceso de compresión.

Satisfacer las normas de gestión ambiental.

Evitar el envenenamiento de los catalizadores.

Proceso de 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 (CO2). Aunque, otros componentes ácidos como lo son el Sulfuro de Carbonillo (COS) 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. Además, por lo general, estos componentes, no se reportan dentro de la composición del gas que se tratará. Luego como es lógico esto es de alto riesgo para los procesos industriales de endulzamiento, en vista que si hay una alta concentración de estos elementos, es muy posible que el proceso de endulzamiento no sea efectivo, ya que estos compuestos pueden alterar el normal proceso de los endulzadotes o sustancias que eliminan los gases ácidos de la corriente de gas natural.

El término endulzamiento es una traducción directa del inglés, en español el término correcto debería de ser (desacidificación) 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 y que lógicamente define el diseño de los equipos y el proceso que se deba a 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, luego el proceso de endulzamiento se debe realiza en forma eficiente, todos los otros.

Las consideraciones que se deben tomar en cuenta al elegir el tipo de solvente en un proceso de endulzamiento son las siguientes:

La presión y la temperatura de operación.

La cantidad de gases ácidos contenidos y los que se desea remover, la selectividad y las especificaciones del gas a tratar.

Eliminación de los gases ácidos (recuperación de azufre, incineración).

Contaminantes en el gas de entrada (oxígeno, compuestos de azufre).

Preferencias del cliente (capital y costos de operación, eficiencia del combustible, costos de los solventes, etc.).

Endulzamiento del gas natural a través del proceso de absorción.

El 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, híbridos o mixtos. La utilización de solventes químicos involucra una reacción química entre el gas ácido a ser removido y la sustancia que se está utilizando en la absorción, la cual puede tener la propiedad de reaccionar químicamente o no con el gas ácido, lo que hace la mayor diferenciación del proceso en sí.

Proceso de Absorción de Gases 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 regenera el solvente, el cual se hace recircular a la unidad de absorción, donde se puede recuperar la amina, para ser nuevamente utilizada.

Los solventes químicos por lo general, son alcanolaminas en solución acuosa que reaccionan química y reversiblemente con los gases ácidos, por consiguiente al elevar la temperatura se puede recuperar el solvente.

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 estequiometría de la reacción.

En un inicio la monoetanolamina (MEA) era la más utilizada en cualquier aplicación de endulzamiento, después fue sustituida por dietanolamina (DEA) ya que daba mejores resultados. En los últimos años el uso de metildietanolamina (MDEA) así como las mezclas de aminas han ganado popularidad. El uso de estas aminas depende de su grado de selectividad para la remoción de los contaminantes ácidos. Uno de los solventes de mayor utilidad en la absorción de gas, a través de solventes químicos, son las aminas, que son compuestos orgánicos fundamentalmente polares, y que la mayoría de ellas pueden formar puentes de hidrógeno, por lo que tendrás puntos de ebullición mayores u otros compuestos de igual peso molecular, luego habrá que tener claramente establecido este efecto, a la hora de hacer una evaluación de la efectividad y rentabilidad del proceso.

Aminas.

Las aminas son compuestos químicos ampliamente utilizados en la industria del petróleo para el tratamiento de corrientes de hidrocarburos con la finalidad de remover productos nocivos, tóxicos y contaminantes como el sulfuro de hidrógeno (H2S), sulfuro de carbonilo (COS), bisulfuro de carbono (CO2) y otros gases ácidos como el dióxido de carbono (CO2) que normalmente se encuentran presentes en el crudo. Hay varias clases de aminas, dependiendo del grado de sustitución que presente en el átomo central de nitrógeno.

Propiedades de las Aminas.

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 o arilos (− CH3). Las aminas se clasifican de acuerdo al número de sustituyentes unidos al nitrógeno, luego existen las aminas primarias, secundarias y terciaria, en la figura 2 se presenta una forma esquemática la estructura del amoniaco y de las aminas primaria, secundaria y terciaria.

Figura 2. Estructura de las aminas.

En la figura 2, se observa que en la amina primaría ha sido reemplazo un hidrógeno de amoniaco por un grupo alquilo. El grupo alquilo 〖(CH〗_3^+) se simboliza como (R) que están unidos al nitrógeno. La metilamina o aminometano es una de las principales aminas primarias (CH3NH2).

Ahora, si dos Grupos alquilo han reemplazo a dos hidrógenos en la molécula de amoniaco, corresponde a una Amina Secundaria Es necesario hacer resaltar que los grupos alquilos no necesariamente tienen que iguales, en cuanto al número de carbonos e hidrógeno, por ejemplo e tiene la amina secundaria Dimetilamina o Metilaminometano (CH3 − NH – CH3) o la amina secundaria Etil – propil – aminapropano (CH3 – CH2 – NH – CH2 – CH2 – CH3).

Si, tal como se observa en la figura 2 se han reemplazado todos los hidrógenos en la molécula de amoniaco En este caso habrá una Amina Terciaria, igualmente no necesarios los grupos tiene que ser iguales, luego se tiene por ejemplo una amina terciaria denominada trimetilamina o dimetilaminametano.

Es necesario tener en cuenta, que debido a que el Nitrógeno tiene un par electrónico libre, puede formar compuestos tetrasustituidos, donde el átomo de Nitrógeno

...