Tipos de Procesos
Absorción Química con Líquidos
Se emplea en corrientes de gas con concentraciones de H2S mayores de 100ppm y consiste en reaccionar los gases ácidos con un componente activo para dar lugar a componentes inestables en un solvente. Posteriormente, el solvente puede liberarse de los componentes ácidos en un proceso regenerativo.
Lechos Sólidos
Es un proceso de endulzamiento de gas natural que se caracteriza por utilizar un adsorbente sólido como mallas moleculares, sílica o alúmina, para eliminar los gases ácidos a partir de reacciones químicas o enlaces iónicos.
Tamices Moleculares
Las mallas o tamices moleculares son sistemas que usan sólidos cristalinos porosos con cargas polarizadas. Al fluir el gas en ellos las moléculas polares como el H2S y el agua, se adhieren a los poros formando enlaces ionicos débiles.
Secuestrantes químicos
Los secuestrantes son compuestos en estado líquido o sólido que reaccionan con el Sulfuro de hidrógeno (H2S) creando a su vez un producto que es separado para su posterior desecho.
Triazinas
Son compuestos basados en la condensación de una amina (MEA) con un aldehído.
Procesos con Solventes Mixtos
Trabajan combinando solventes químicos y físicos, presentando las características de ambos. El proceso se estructura con una sección de absorción de gases ácidos y una sección de regeneración del solvente que se da por medio de separación en etapas múltiples o por fraccionamiento.
Sulfinol
Utiliza un solvente compuesto, consiste en una mezcla de diisopropanolamina (DIPA) o metildietanolamina (MDEA), dióxido de tetrahidrotiofeno (Sulfolano) y agua.
El proceso esta licenciado por la Shell E&P Technology Company.
Factores a considerar para su elección
Corrosión
Costos operacionales del proceso de endulzamiento
Temperatura y presión del gas ácido y del gas dulce
Volumen del gas a ser procesado
Deben conocerse todos los compuestos de azufre presentes en el gas para seleccionar el proceso óptimo de endulzamiento, ya que no todos los procesos son efectivos para remover compuestos de azufre.
La cantidad de gases ácidos permitidos en el medio ambiente
Endulzamiento del Gas Natural
Endulzamiento por Absorción Física
Ejemplo
Selexol
Se usa cuando el gas a tratar presenta bajo contenido de CO2 y alto de H2S.
Es aplicado para absorber H2S y CO2 en dimetill éter de polietilenglicol (DMPEG).
El proceso de absorción física se lleva a cabo cuando la presión parcial de los gases ácidos en la alimentación es alta y la temperatura es baja, ya que esto incrementa la solubilidad de los mismos en el solvente.
La regeneración de los solventes se realiza por separación flash a bajas presiones y/o con vapor de solvente o un gas inerte.
Su regeneración se da por cambios de presión, sin necesidad de calor.
Resulta eficiente para la remoción de gases ácidos que se encuentran en cantidades pequeñas o trazas en términos de partes por millón (ppm).
Su objetivo es remover diferentes componentes ácidos del gas mediante el contacto con sólidos que poseen propiedades absorbentes.
Endulzamiento del Gas Natural con Aminas
La solución acuosa de amina reacciona con los gases ácidos creando compuestos solubles en agua, y de esta forma el gas natural queda libre de dichos compuestos contaminantes. Para finalizar el ciclo, la amina pasa a un proceso de regeneración, en donde los compuestos absorbidos por esta son removidos, y luego vuelve a recircular, cerrando así el ciclo.
Las aminas mas utilizadas son: Monoetanolamina (MEA), Trietanolamina (TEA), Diglicolamina (DGA) y Diisopropanolamina (DIPA).
Este proceso consiste utilizar soluciones acuosas de aminas y ponerlas en contacto con el gas natural por medio de un sistema de absorción/desorción.
Es uno de los procesos mas difundidos en la industria del procesamiento del gas.
Endulzamiento con Carbonatos
Ejemplo de Procesos
CATACARB
Proceso similar a Benfield, pero se caracteriza por la agregación de un catalizador para mejorar la reactividad y la capacidad de carga de la solución de Carbonato de Potasio.
Benfield
Es el proceso original de Carbonato de Potasio Caliente.
Proceso
La reacción de carbonato de potasio rico pasa del absorbente a la parte superior de la torre despojadora, donde se libera de los gases ácidos al ser expandida a presión de regeneración casi atmosférica con la utilización del vapor.
Características
El proceso se asemeja al de las Aminas ya que también ocurre una reacción química.
Todo el proceso es realizado a temperatura constante.
Presenta una absorción química con una solución de carbonato de potasio y una etapa regenerativa con vapor a presión atmosférica.
Se produce a 110 y 120 ºC.
Procesos de Endulzamiento
El objetivo de este proceso es la eliminación de los componentes ácidos del gas natural, como son el Sulfuro de Hidrógeno (H2S) y el dióxido de carbono CO2, ademas de los otros derivados de azufre.
Efectos del Sulfuro de hidrógeno (H2S)
Propicia reacciones adversas
Por medio de una reacción de H2S y Cobre se crea “Sulfuro de cobre”, el cual reacciona con los mercaptanos disueltos en el gas y crea mercaptida cuprosa (RSCu) y disulfuros.
En presencia de agua el H2S reacciona con dióxido de carbono CO2 para formar Sulfuro de Carbonilo (COS) que también hidroliza al H2S y CO2, formándose una reacción reversible.
Afecta el poder calorífico del gas natural
Esto conlleva a condicionar la corriente de gas para conservar el poder calorífico del mismo.
Corrosión Agria
El Sulfuro de Hidrógeno (H2S) es un gas toxico que presenta propiedades corrosivas en las lineas de transmisión y distribución del gas natural
Ocasionando
Reemplazos constantes y aumento de costos operacionales para la industria
Daños a la integridad y el buen
estado de los gasoductos
Contaminantes del Gas Natural
Principales Contaminantes
Disulfuro de Carbonilo (CS2)
La exposición prolongada de vapores de este compuesto, lleva a la intoxicación.
Compuesto inestable, corrosivo y tóxico.
Mercurio (Hg)
Plantea dificultades para el transporte, el mercurio volátil ocasiona daños en las tuberías y los recipientes de almacenamiento.
Mercaptanos (RSH)
Son compuestos sulfurados que poseen olores desagradables y tienden a concentrarse en los líquidos que se obtienen en las plantas de gas.
Sulfuro de Carbonilo (COS)
El Sulfuro de Carbonilo (COS) puede afectar de forma adversa a la eliminación de Ácido sulfhídrico (H2S) dependiendo el proceso de tratamiento del gas natural.
Oxígeno (O2)
La presencia de este elemento en el gas natural no es significativa, pero al asociarse con el agua libre puede promover la corrosión del metal de las tuberías y en sus sistemas asociados.
Monoxido de Carbono (CO)
La exposición de las personas a concentraciones importantes de este subproducto del gas natural puede llevar a una intoxicación, afectando la capacidad de su sangre para transportar oxigeno.
Dióxido de Carbono (CO2)
Corrosión dulce
El CO2 es un componente del gas natural y es común encontrarlo en presencia de agua y entre más alta sea la cantidad de agua, más se acelera el proceso corrosivo, debido a que se produce la formación de ácido carbónico (H2CO3).
Agua (H2O)
Cuando el gas es comprimido y enfriado el vapor de agua contenido en él pasa al estado sólido o líquido
El agua en estado sólido presenta el inconveniente de formar hidratos, los cuales se componen de agua e hidrocarburos y tienen una estructura parecida al hielo; estos taponan las válvulas, conexiones y lineas de flujos.
El agua en estado líquido puede acelerar la corrosión y reducir la eficiencia del sistema de transmisión del gas.
Nitrógeno (N2)
Su presencia en determinadas concentraciones en el gas natural podría generar la formación de foto-oxidantes dañinos para la salud humana.
Concentraciones elevadas de nitrógeno reducen el poder calorífico del gas.
Sulfuro de hidrógeno (H2S)
Problemas
El Ácido sulfhídrico, al disolverse en el agua presente en el gas natural genera aceleración local de la corrosión en la tubería de los gasoductos.
Pueden generar
Riesgos para la salud del ser humano
Alteraciones en las condiciones normales de las plantas de tratamiento de gas
Gas Ácido
Definicion
Gas natural que contiene cantidades significativas de contaminantes que lo hacen poco comercial
como son
Dióxido de carbono
Compuestos de azufre
El azufre
