INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNEl gas natural es una mezcla de compuestos livianos, El gas natural es una mezcla de compuestos livianos, constituido en su gran mayoría por metano y pequeñas constituido en su gran mayoría por metano y pequeñas cantidades de componentes más pesados.cantidades de componentes más pesados.

Éste se utiliza como combustible, constituyéndose en la tercera fuente de energía después del petróleo y del carbón, utilizado principalmente en el sector doméstico (para cocinar, calefacción) y en el sector industrial (calor para la fundición, generación de electricidad).

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN Este gas proveniente del pozo contiene en su Este gas proveniente del pozo contiene en su

composición, algunas impurezas en mayor o composición, algunas impurezas en mayor o

menor grado, tales como el H2S y CO2.menor grado, tales como el H2S y CO2.

El gas natural de acuerdo al porcentaje de El gas natural de acuerdo al porcentaje de

impurezas presentes en el mismo son impurezas presentes en el mismo son

clasificados en:clasificados en:

Gas ácidoGas ácido

Gas dulceGas dulce

INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN

Al proceso de eliminación del gas ácido se denomina Al proceso de eliminación del gas ácido se denomina

desacidificaciondesacidificacion o o endulzamientoendulzamiento, que consiste , que consiste

básicamente en la separación tanto del H2S como del básicamente en la separación tanto del H2S como del

CO2 del gas natural.CO2 del gas natural.

Al gas de alimentación se lo conoce como “gas Al gas de alimentación se lo conoce como “gas

amargo” y al producto como “gas dulce”amargo” y al producto como “gas dulce”

INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN Razones para llevar a cabo el proceso de Razones para llevar a cabo el proceso de desacidificacióndesacidificaciónSeguridad del procesoSeguridad del procesoControlar el proceso de corrosiónControlar el proceso de corrosiónCumplir con las especificaciones de los productos Cumplir con las especificaciones de los productos producidos en un proceso.producidos en un proceso.Evitar la formación de hidratosEvitar la formación de hidratosPara disminuir los costos de los procesos de Para disminuir los costos de los procesos de compresión.compresión.Evitar el eveneamiento de los catalizadores.Evitar el eveneamiento de los catalizadores.Satisfacer las normas ambientales.Satisfacer las normas ambientales.

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN Variables que condicionan la selección del proceso de Variables que condicionan la selección del proceso de desacidificacióndesacidificación regulaciones de contaminantes en el medio ambiente, referidas a regulaciones de contaminantes en el medio ambiente, referidas a H2S, CO2, COS, RSH, etc.H2S, CO2, COS, RSH, etc.Tipo y concentración de las impurezas en el gas ácido.Tipo y concentración de las impurezas en el gas ácido.Especificaciones del gas residual (gas dulce).Especificaciones del gas residual (gas dulce).Temperatura y presión del gas ácido y del endulzado.Temperatura y presión del gas ácido y del endulzado.volumen del gas que se va a procesar.volumen del gas que se va a procesar.CorrosiónCorrosiónComposición del gas.Composición del gas.Requerimientos de selectividad.Requerimientos de selectividad.Costos de capital y de operación.Costos de capital y de operación.RegalíasRegalíasEspecificaciones de los productos líquidos.Especificaciones de los productos líquidos.

2. PROCESOS DE DESACIDIFICACIÓN 2. PROCESOS DE DESACIDIFICACIÓN DEL H2S Y CO2 DEL GAS NATURALDEL H2S Y CO2 DEL GAS NATURAL

Para llevar adelante el proceso de desacidificación del Para llevar adelante el proceso de desacidificación del gas natural se debe tomar en cuenta, la presencia de gas natural se debe tomar en cuenta, la presencia de otros componentes ácidos , tales como: sulfuro de otros componentes ácidos , tales como: sulfuro de carbonilo (COS) y el disulfuro de carbono (CS2), ya que carbonilo (COS) y el disulfuro de carbono (CS2), ya que tienden a dañar las soluciones que se usan para endulzar tienden a dañar las soluciones que se usan para endulzar el gas.el gas.

Los procesos para el endulzamiento del gas datan de Los procesos para el endulzamiento del gas datan de 1930 y los mayores avances se lograron entre 1950 y 1930 y los mayores avances se lograron entre 1950 y 1970.1970.

Hoy en día se disponen de procesos que están dirigidos Hoy en día se disponen de procesos que están dirigidos a tratar un determinado tipo de gas y con solventes y a tratar un determinado tipo de gas y con solventes y aditivos más complejos.aditivos más complejos.

Procesos de Absorción

Absorción Química ( proceso de Amina)

Absorción Física ( solvente Físicos)

Combinación de ambas técnicas.

Procesos de Adsorción

PROCESOS DE ENDULZAMIENTO O DESACIDIFICACIÓN

1. Proceso de 1. Proceso de AbsorciónAbsorción

La absorción es un proceso para separar mezclas en La absorción es un proceso para separar mezclas en

sus constituyentes, este es un proceso en donde un sus constituyentes, este es un proceso en donde un

líquido es capaz de absorber una gaseosa. En el caso líquido es capaz de absorber una gaseosa. En el caso

del endulzamiento de gas natural, el proceso de del endulzamiento de gas natural, el proceso de

absorción se realiza utilizando solventes químicos, absorción se realiza utilizando solventes químicos,

físicos, híbridos o mixtos. físicos, híbridos o mixtos.

1.1 Absorción Química 1.1 Absorción Química (Proceso de las aminas)(Proceso de las aminas)

En general de las soluciones utilizadas para la En general de las soluciones utilizadas para la

remoción de H₂S y CO₂ de una comente gaseosa, remoción de H₂S y CO₂ de una comente gaseosa,

las etanolaminas son las que tienen mayor las etanolaminas son las que tienen mayor

aceptación. Debido a su reactividad, disponibilidad de aceptación. Debido a su reactividad, disponibilidad de

agentes químicos, bajos costos de operación y alta agentes químicos, bajos costos de operación y alta

experiencia en la industria de endulzamiento de gas. experiencia en la industria de endulzamiento de gas.

Las Aminas que se utilizan en el proceso de endulzamiento son:

CLASIFICACIÓNCLASIFICACIÓN

Proceso Stretford Proceso Stretford Proceso Hierro esponja Proceso Hierro esponja

PROCESO STRETFORDPROCESO STRETFORD

Podemos llegar a tener valores tan bajos como 0.25 Podemos llegar a tener valores tan bajos como 0.25 gramos/100 PC (4PPM) hasta 1.5 PPM. gramos/100 PC (4PPM) hasta 1.5 PPM. La solución tiene que estar al menos 10 minutos para La solución tiene que estar al menos 10 minutos para que haya contacto adecuado y se completen las que haya contacto adecuado y se completen las reacciones.reacciones.A la solución de los fondos se le inyecta oxigeno puro A la solución de los fondos se le inyecta oxigeno puro para recuperar azufre elemental.para recuperar azufre elemental.

PROCESO DE HIERRO PROCESO DE HIERRO ESPONJAESPONJA

Este proceso es aplicable cuando la cantidad de H2S es Este proceso es aplicable cuando la cantidad de H2S es baja (unas 300 ppm) y presión baja. Requiere la presencia baja (unas 300 ppm) y presión baja. Requiere la presencia de agua ligeramente alcalina.de agua ligeramente alcalina.

Es un proceso de adsorción en el cual el gas se hace Es un proceso de adsorción en el cual el gas se hace pasar a través de un lecho de madera triturada que ha pasar a través de un lecho de madera triturada que ha sido impregnada con una forma especial hidratada de sido impregnada con una forma especial hidratada de Fe2O3 que tiene alta afinidad por el H2SFe2O3 que tiene alta afinidad por el H2S

La temperatura se debe mantener por debajo de 120 °F La temperatura se debe mantener por debajo de 120 °F pues a temperaturas superiores y en condiciones ácidas o pues a temperaturas superiores y en condiciones ácidas o neutras se pierde agua de cristalización del óxido férrico.neutras se pierde agua de cristalización del óxido férrico.

El lecho se regenera circulando aire a través de él.El lecho se regenera circulando aire a través de él.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PROCESOS DE VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PROCESOS DE ABSORCION CON REACCIÓN QUÍMICAABSORCION CON REACCIÓN QUÍMICA

Ventajas:Ventajas:. Presenta alta eficiencia en la eliminación de los gases . Presenta alta eficiencia en la eliminación de los gases

ácidos, aun cuando se trate de un gas de alimentación con ácidos, aun cuando se trate de un gas de alimentación con baja presión parcial de CO2.baja presión parcial de CO2.

. La destrucción del soluto absorbido al formar un . La destrucción del soluto absorbido al formar un compuesto reduce la presión parcial en el equilibrio del compuesto reduce la presión parcial en el equilibrio del soluto y, en consecuencia, aumenta la diferencia de soluto y, en consecuencia, aumenta la diferencia de concentración entre el gas y la interfase; aumenta también concentración entre el gas y la interfase; aumenta también la rapidez de absorción.la rapidez de absorción.

. El coeficiente de transferencia de masa de la fase líquida . El coeficiente de transferencia de masa de la fase líquida aumenta en magnitud, lo cual también contribuye a aumenta en magnitud, lo cual también contribuye a incrementar la rapidez de absorción.incrementar la rapidez de absorción.

DesventajasDesventajas::. Se tiene la alta demanda de energía, la . Se tiene la alta demanda de energía, la naturaleza corrosiva de las soluciones y la naturaleza corrosiva de las soluciones y la limitada carga de gas ácido en solución tal limitada carga de gas ácido en solución tal como, la reacciones químicas son reguladas como, la reacciones químicas son reguladas por la estequiometria de la reacciónpor la estequiometria de la reacción

1.2 Absorción Física ( solvente 1.2 Absorción Física ( solvente Físicos)Físicos)

Estos procesos se caracterizan por su capacidad Estos procesos se caracterizan por su capacidad de absorber de manera preferencial, diferentes de absorber de manera preferencial, diferentes componentes ácidos de la corriente de componentes ácidos de la corriente de hidrocarburos. Aquí el proceso tiene mayor hidrocarburos. Aquí el proceso tiene mayor efectividad, cuando se trabaja con una alta efectividad, cuando se trabaja con una alta presión parcial del gas ácido y bajas presión parcial del gas ácido y bajas temperaturas. Si el solvente físico se utiliza para temperaturas. Si el solvente físico se utiliza para la remoción del (C02), la regeneración del la remoción del (C02), la regeneración del solvente puede realizarse simplemente por solvente puede realizarse simplemente por reducción de la presión de operación. La mayoría reducción de la presión de operación. La mayoría de los solventes comerciales que se utilizan no de los solventes comerciales que se utilizan no son corrosivos y pueden deshidratar gas en son corrosivos y pueden deshidratar gas en forma simultánea. forma simultánea.

ClasificaciónClasificación

Proceso con selexol Proceso con selexol Proceso de lavado con agua Proceso de lavado con agua Proceso hibrido con sulfinol Proceso hibrido con sulfinol Proceso con Mallas moleculares Proceso con Mallas moleculares Proceso con Membranas Proceso con Membranas

PROCESO CON EL PROCESO CON EL SELEXOLSELEXOL

Usa como solvente un DIMETIL ETER DE POLIETILENE Usa como solvente un DIMETIL ETER DE POLIETILENE GLICOL(DMPEG), la solubilidad del CO2 es mas proporcional que GLICOL(DMPEG), la solubilidad del CO2 es mas proporcional que la de S2H, para el mejoramiento del proceso se agrega DIPA a la la de S2H, para el mejoramiento del proceso se agrega DIPA a la salida del proceso esta combinación logra reducir hasta un 85% de salida del proceso esta combinación logra reducir hasta un 85% de CO2 y regulaciones del H2S.CO2 y regulaciones del H2S.

DIPADMPEG

GAS BAJO EN

PROPANO

PROCESO DE LAVADO PROCESO DE LAVADO CON AGUACON AGUA

water

waterH2O

PROCESOS HÍBRIDOS PROCESOS HÍBRIDOS CON SULFINOLCON SULFINOLSe usa un solvente físico, Sulfolano ( Dióxido de Se usa un solvente físico, Sulfolano ( Dióxido de Tetrahidrotiofeno), un solvente químico (DIPA) y agua. Una Tetrahidrotiofeno), un solvente químico (DIPA) y agua. Una composición típica del solvente es 40- 40-20 de Sulfolano, composición típica del solvente es 40- 40-20 de Sulfolano, DIPA y agua respectivamente. La composición del solvente DIPA y agua respectivamente. La composición del solvente varía dependiendo de los requerimientos del proceso de varía dependiendo de los requerimientos del proceso de endulzamiento especialmente con respecto a la remoción de endulzamiento especialmente con respecto a la remoción de COS, RSR y la presión de operación.COS, RSR y la presión de operación.

PROCESO CON MALLAS PROCESO CON MALLAS MOLECULARESMOLECULARES

Las mallas moleculares son prefabricadas a partir de aluminosilicatos de metales Las mallas moleculares son prefabricadas a partir de aluminosilicatos de metales alcalinos mediante la remoción de agua de tal forma que queda un sólido poroso con un alcalinos mediante la remoción de agua de tal forma que queda un sólido poroso con un rango de tamaño de poros reducido y además con puntos en su superficie con rango de tamaño de poros reducido y además con puntos en su superficie con concentración de cargasconcentración de cargas

GAS AGRI

O

SWEET GAS

GAS DULCE

300F

GAS AGRIO + SUS. IMP.

PROCESO CON PROCESO CON MEMBRANASMEMBRANASEn los procesos con membranas semipermeables (permeation Process) el gas entra En los procesos con membranas semipermeables (permeation Process) el gas entra

a un recipiente que posee dos zonas de presiones diferentes separadas por una a un recipiente que posee dos zonas de presiones diferentes separadas por una membrana. El gas entra a la zona de presión más alta y selectivamente va membrana. El gas entra a la zona de presión más alta y selectivamente va perdiendo los componentes que se puedan permear a través de la membrana hacia perdiendo los componentes que se puedan permear a través de la membrana hacia la zona de menor presión. Se podrán permear los componentes que tengan la zona de menor presión. Se podrán permear los componentes que tengan afinidad por la membrana.afinidad por la membrana.

1.3 Proceso de Absorción con Solventes Híbridos o Mixtos

Estos procesos trabajan con combinaciones de solventes químicos y físicos,. La regeneración del solvente se logra por separación en etapas múltiples y fraccionamiento. Estos solventes pueden remover todos los gases ácidos. La solubilidad de los hidrocarburos de alto peso molecular, no presenta un grave problema, para la eficiencia del proceso.

2. PROCESO DE ENDULZAMIENTO POR ADSORCIÓN Los procesos de adsorción, en general se caracterizan por adsorber, de manera preferencial, diferentes componentes ácidos de la corriente de gas natural. El proceso, también lleva asociado calor de la solución, el cual es considerablemente más bajo que el calor de reacción de los procesos de reacción con solventes químicos. La carga de gas ácido en los solventes físicos o en los procesos de adsorción es proporcional a la presión parcial del componente ácido del gas que se desea tratar.

BALANCE DE MATERIA BALANCE DE MATERIA EN EL ABSORVEDOR EN EL ABSORVEDOR

REGENERADORREGENERADOR

EL ABSORBEDOR O CONTACTOR EL ABSORBEDOR O CONTACTOR Este aparato está formado por una torre donde entran en Este aparato está formado por una torre donde entran en contacto el gas ácido que llega por la parte inferior de la contacto el gas ácido que llega por la parte inferior de la columna y la solución de amina pobre o regenerada, que columna y la solución de amina pobre o regenerada, que llega por la parte superior. Esta torre trabaja a alta llega por la parte superior. Esta torre trabaja a alta presión y baja temperatura. En este contacto el gas ácido presión y baja temperatura. En este contacto el gas ácido es removido de la corriente gaseosa y transferido a la es removido de la corriente gaseosa y transferido a la solución. El gas que sale por el tope de la torre es gas solución. El gas que sale por el tope de la torre es gas tratado, el cual debe de salir con muy poca cantidad de tratado, el cual debe de salir con muy poca cantidad de gas ácido, lógicamente esto dependerá de la eficiencia gas ácido, lógicamente esto dependerá de la eficiencia del proceso de endulzamientodel proceso de endulzamiento

Regenerador.Regenerador.

.. Este aparato es la columna en la cual se separa el gas ácido Este aparato es la columna en la cual se separa el gas ácido de la solución consta de un acumulador de reflujo, en el cual de la solución consta de un acumulador de reflujo, en el cual se condensa el agua que regresa al regenerador por la parte se condensa el agua que regresa al regenerador por la parte superior, y de un rehervidos, que sirve para suministrarle el superior, y de un rehervidos, que sirve para suministrarle el calor a la torre. El principal objetivo del regenerador escalor a la torre. El principal objetivo del regenerador esremover el gas ácido contenido en la solución ricaremover el gas ácido contenido en la solución rica

balance balance global:global:

4.3. Balance de Materia en el Absorbedor4.3. Balance de Materia en el Absorbedor

como se puede observar solo tenemos 4 corrientes 2 de como se puede observar solo tenemos 4 corrientes 2 de entrada y 2 de salida donde se puede analizar un balance entrada y 2 de salida donde se puede analizar un balance global y los balances individualesglobal y los balances individuales

corriente flujo composición

Gas Acido G1 y1

Gas dulce G2 y2

Amina pobre L2 x2

Amina rica L1 x1

4.4. Diseño Preliminar del Absorbedor y del Regenerador.

Objetivo del diseño Conseguir el máximo de transferencia de componentes con el mínimo consumo de energía y de tamaño de columna, es decir, con el mínimo coste

Parámetros de diseño

El diámetro de la columna Los caudales de las dos fases El tipo de relleno.

Datos de diseño que son conocidos normalmente:

Condiciones de operación de la columna: P y T Composición de las corrientes de entrada Composición del gas a la salida (fin perseguido) Circulación en contracorriente

Columna de absorción de relleno

Diferentes tipos de relleno

Características de los rellenos de columnas de absorción 1. Químicamente inerte frente a los fluidos de la torre. 2. Resistente mecánicamente sin tener un peso excesivo.

3. Tener pasos adecuados para ambas corrientes sin excesiva retención de líquido o caída de presión. 4. Proporcionar un buen contacto entre el líquido y el gas. 5. Coste razonable.

Cálculo del diámetro del absorbedor Los criteriosutilizados en el diseño son:Velocidad de inundaciónPérdida de carga o presión in H20/ft. Relleno