Un proceso de endulzamiento se puede decir, en general, que consta de cinco etapas i) Endulzamiento. Donde se le remueve por algn mecanismo de contacto el H2S y el CO2 al gas. Esto se realiza en una unidad de endulzamiento y de ella sale el gas libre de estos contaminantes, o al menos con un contenido de estos igual o por debajo de los contenidos aceptables. ii) Regeneracin. En esta etapa la sustancia que removi los gases cidos se somete a un proceso de separacin donde se le remueve los gases cidos con el fin de poderla reciclar para una nueva etapa de endulzamiento. Los gases que se deben separar son obviamente en primer lugar el H2S y el CO2 pero tambin es posible que haya otros compuestos sulfurados como mercaptanos (RSR), sulfuros de carbonilo (SCO) y disulfuro de carbono (CS2). iii) Recuperacin del Azufre. Como el H2S es un gas altamente txico y de difcil manejo, es preferible convertirlo a azufre elemental, esto se hace en la unidad recuperadora de azufre. Esta unidad no siempre se tiene en los procesos de endulzamiento pero cuando la cantidad de H2S es alta se hace necesaria. En la unidad recuperadora de azufre se transforma del 90 al 97% del H2S en azufre slido o lquido. El objetivo fundamental de la unidad recuperadora de azufre es la transformacin del H2S, aunque el azufre obtenido es de calidad aceptable, la mayora de las veces, para comercializarlo. ) Limpieza del gas de cola. El gas que sale de la unidad recuperadora de azufre an posee de un 3 a un 10% del H2S eliminado del gas natural y es necesario eliminarlo, dependiendo de la cantidad de H2S y las reglamentaciones ambientales y de seguridad. La unidad de limpieza del gas de cola continua la remocin del H2S bien sea transformndolo en azufre o envindolo a la unidad recuperadora de azufre. El gas de cola al salir de la unidad de limpieza debe contener solo entre el 1 y 0.3% del H2S removido. La unidad de limpieza del gas de cola solo existir si existe unidad recuperadora. v) Incineracin. Aunque el gas que sale de la unidad de limpieza del gas de cola slo posee entre el 1 y 0.3% del H2S removido, aun as no es recomendable descargarlo a la atmsfera y por eso se enva a una unidad de incineracin donde mediante combustin el H2S es convertido en SO2, un gas que es menos contaminante que el H2S. Esta unidad debe estar en toda planta de endulzamiento.

Procesos de absorcin qumicaEstos procesos se caracterizan porque el gas agrio se pone en contacto en contracorriente con una solucin en la cual hay una substancia que reacciona con los gases cidos. El contacto se realiza en una torre conocida como contactora en la cual la solucin entra por la parte superior y el gas entra por la parte inferior.Las reacciones que se presentan entre la solucin y los gases cidos son reversibles y por lo tanto la solucin al salir de la torre se enva a regeneracin. Los procesos con aminas son los ms conocidos de esta categora y luego los procesos con carbonato.El punto clave en los procesos de absorcin qumica es que la contactora sea operada a condiciones que fuercen la reaccin entre los componentes cidos del gas y el solvente (bajas temperaturas y altas presiones), y que el regenerador sea operado a condiciones que fuercen la reaccin para liberar los gases cidos (bajas presiones y altas temperaturas). Procesos con aminasEl proceso con aminas ms antiguo y conocido es el MEA. En general los procesos con aminas son los ms usados por su buena capacidad de remocin, bajo costo y flexibilidad en el diseo y operacinMonoetanolamina(MEA),Dietanolamina(DEA),Trietanolamina(TEA),Diglicolamina(DGA), Diisopropanolamina(DIPA) yMetildietanolamina(MDEA).Los procesos con aminas son aplicables cuando los gases cidos tienen baja presin parcial y se requieren bajas concentraciones del gas cido en el gas de salidaTipoFrmula QumicaPeso MolecularPresin de Vapor a 100F mmHgCapacidad Relativa (%)

MEAHOC2H4NH261,081,0500100

DEA(HOC2H4)2NH105,140,058058

TEA(HOC2H4)3N148,190,006341

DGAH(OC2H4)2NH2105,140,160058

DIPA(HOC3H6)2NH133,190,010046

MDEA(HOC2H4)2NCH3119,170,006151

La MEA tiene la reactividad ms alta y por lo tanto la mayor capacidad para eliminar H2S, adems como tiene el menor peso molecular ofrece la mayor capacidad para remover H2S por unidad de masa, lo que implica menores tasas de circulacin en una planta de endulzamiento; de acuerdo con la reaccin estequiomtrica para quitar un mol de H2S o CO2 se requiere una mol de MEA pero en la prctica se usa alrededor de 0.4 moles de MEA por mol de H2S por razones de control de corrosin. La MEA es estable qumicamente y aunque la rata de reaccin con H2S es mayor que con CO2 el proceso de endulzamiento no se considera selectivo pues tambin remueve el CO2. La MEA normalmente es capaz de llevar las concentraciones de CO2 y H2S a los valores exigidos por el gasoducto. Otras ventajas adicionales de la MEA son baja absorcin de hidrocarburos lo cual es importante si hay unidad recuperadora de azufre pues estos hidrocarburos absorbidos se quedan con el gas agrio y ocasionan problemas en la unidad recuperadora, y su buena afinidad por el H2S y el CO2 pero baja por los otros compuestos sulfurados.La MEA tiene una desventaja importante y es la alta prdida de solucin debido a lo siguiente: posee una presin de vapor relativamente alta lo que ocasiona altas prdidas por vaporizacin, y reacciona irreversiblemente con algunos compuestos de azufre y carbono. Otra desventaja importante es que absorbe hidrocarburos y su corrosividad. Normalmente cuando se usa MEA se requiere un buen reclaimer para reversar parcialmente la degradacin y recuperar la MEA.La DEA no es tan reactiva con el H2S como la MEA, por lo tanto en algunas ocasiones es incapaz de llevar el contenido de H2S hasta los niveles requeridos; pero tiene una ventaja importante con respecto a la MEA y es que las prdidas de solucin no son tan altas pues tiene una presin de vapor menor al igual que su velocidad de reaccin con los compuestos de carbono y azufre. Tiene capacidad adecuada para eliminar COS, CS2 y RSR. Es degradable por el CO2, y los productos de la reaccin no se puede descomponer en la regeneracin.La TEA prcticamente ha sido reemplazada por la DEA y la MEA debido a su baja capacidad relativa para quitar H2S; igual situacin se presenta con las dems etanol-aminas.Las concentraciones en que se usan las aminas para los procesos de endulzamiento son generalmente del 15% para la MEA, en cantidades de 0.3 - 0.4 moles por cada mol de H2S a quitar, y del 20-30 o ms para la DEA; tales concentraciones estn dadas por peso. La estequiometra de la MEA y la DEA con el H2S y el CO2 es la misma pero el peso molecular de la DEA es 105 y el de la MEA 61, lo que implica que se requieren aproximadamente 1.7 lbm. de DEA para quitar la misma cantidad de gas cido que remueve una libra de MEA, pero como la DEA es menos corrosiva se pueden tener concentraciones por peso de hasta 35% mientras con la MEA estas pueden ser hasta de 20%. Las soluciones de DEA puede quitar hasta 0.65 moles de gas cido por mol de DEA mientras que con la MEA solo se pueden eliminar hasta 0.40 por problemas de corrosin; el resultado de esto es que la tasa de circulacin de una solucin de DEA normalmente es ligeramente menor que la de una solucin de MEA. Mientras mayor sea la relacin H2S/CO2 mayor puede ser la concentracin de amina y el gas que puede eliminar la solucin pues el H2S y el Fe reaccionan y forman el Fe2S3 que se deposita sobre la superficie del hierro y lo protege de la corrosin.Algunas plantas usan mezclas de glicol y aminas para deshidratacin y desulfurizacin simultneas. La solucin usada generalmente contiene del 10 al 30% de MEA, del 45 al 85% por peso de TEG y del 5 al 25% por peso de agua. Estos procesos simultneos son efectivos si las temperaturas no son muy altas y la cantidad de agua a eliminar es baja.La solucin pobre, sin H2S, entra a la contactora por la parte superior y el gas agrio por la parte inferior; el gas dulce sale por la parte superior y la solucin rica, con azufre, sale por la parte inferior de la contactora. La solucin rica se enva a regeneracin en la torre regeneradora pero antes de entrar a ella se precalienta un poco con la solucin pobre que ya sale del regenerador hacia la contactora.En el regenerador la solucin rica se calienta y se presenta la mayor parte de la separacin de amina y H2S y/o CO2; los gases que salen del regenerador se hacen pasar por un intercambiador para enfriarlos y lograr condensar la amina que sali en estado gaseoso, luego la mezcla resultante se lleva a un acumulador de reflujo donde el H2S y el CO2 salen como gases y la amina lquida se enva, recircula, a la torre de regeneracin. En el proceso que muestra la Figura 67 el calentamiento del regenerador se hace sacando solucin de la torre hacindola pasar por un intercambiador de calor para calentarla y regresndola nuevamente a la torre.Los tanques de almacenamiento y compensacin de la MEA, deben tener un colchn de gas para evitar que establezca contacto con el aire porque se oxida.En el proceso de regeneracin de la amina al aplicar calor a la solucin rica se reversan las reacciones del H2S y el CO2 con las aminas, pero no las reacciones con CS, CS2 y RSR que producen compuestos insolubles. Para remover estos contaminantes se usa un regenerador o purificador, conocido como reclaimer. Parte de la solucin pobre que sale de la columna regeneradora, aproximadamente del 1 al 3%, se enva al purificador en el cual se aplica calor para evaporar el agua y la amina los cuales como vapores salen por la parte superior del recipiente y los compuestos estables al calor son retenidos en el recipiente y removidos drenando peridicamente el recipiente. El purificador se usa cuando la amina es MEA o DEA.

Procesos con carbonatoTambin conocidos comoprocesos de carbonato calienteporque usan soluciones de carbonato de potasio al 25 35% por peso y a temperaturas de unos 230F. En el proceso de regeneracin el KHCO3 reacciona consigo mismo o con KHS, pero prefiere hacerlo con el KHCO3 y por tanto se va acumulando el KHS, lo cual le va quitando capacidad de absorcin.La mayora de los procesos con carbonato caliente contienen un activador el cual acta como catalizador para acelerar las reacciones de absorcin y reducir as el tamao de la contactora y el regenerador; estos activadores son del tipo aminas (normalmente DEA) o cido brico. Requerimientos de Solvente y de Calor en el Regenerador.Para la mayora de los procesos ms comunes de endulzamiento tales como MEA, DEA, DGA y sulfinol, el primer paso en cualquier evaluacin econmica debe ser una estimacin de la tasa de circulacin del solvente en galones por minuto (gpm), y la entrega de calor requerida en el regenerador en BTU/h. Estas son variables claves que controlan los costos de capital y operacin en la mayora de los procesos de endulzamiento del gas. Los tamaos de prcticamente todos los equipos en una planta de aminas, excepto la contactora, el despojador del gas agrio y del gas dulce, estn relacionados directamente con la cantidad de solvente que se debe circular. Adems los tamaos del regenerador, el rehervidor y el condensador de reflujo estn regulados por la cantidad de calor requerido para regenerar la solucin.Procesos de Absorcin FsicaLa absorcin fsica depende de la presin parcial del contaminante y estos procesos son aplicables cuando la presin del gas es alta y hay cantidades apreciables de contaminantes. Los solventes se regeneran con disminucin de presin y aplicacin baja o moderada de calor o uso de pequeas cantidades de gas de despojamiento. En estos procesos el solvente absorbe el contaminante pero como gas en solucin y sin que se presenten reacciones qumicas; obviamente que mientras ms alta sea la presin y y la cantidad de gas mayor es la posibilidad de que se disuelva el gas en la solucin.Los procesos fsicos tienen alta afinidad por los hidrocarburos pesados. Si el gas a tratar tiene un alto contenido de propano y compuestos ms pesados el uso de un solvente fsico puede implicar una prdida grande de los componentes ms pesados del gas, debido a que estos componentes son liberados del solvente con los gases cidos y luego su separacin no es econmicamente viable. El uso de solventes fsicos para endulzamiento podra considerarse bajo las siguientes condiciones:Presin parcial de los gases cidos en el gas igual o mayor de 50 Lpc. Concentracin de propano o ms pesados baja. Solo se requiere remocin global de los gases cidos ( No se requiere llevar su concentracin a niveles demasiado bajos) Se requiere remocin selectiva de H2S Proceso SelexolUsa como solvente un dimetil eter de polietilene glicol (DMPEG). La mayora de las aplicaciones de este proceso han sido para gases agrios con un alto contenido de CO2 y bajo de H2S. La solubilidad del H2S en el DMPEG es de 8 10 veces la del CO2, permitiendo la absorcin preferencial del H2S. Cuando se requieren contenidos de este contaminante para gasoducto en el gas de salida del proceso se le agrega DIPA al proceso; con esta combinacin la literatura reporta que simultneamente con bajar el contenido de H2S a los niveles exigidos se ha logrado remover hasta un 85% del CO2.Ventajas del Selexol: Selectivo para el H2S No hay degradacin del solvente por no haber reacciones qumicas No se requiere reclaimer. Pocos problemas de corrosin El proceso generalmente utiliza cargas altas de gas cido y por lo tanto tiene bajos requerimientos en tamao de equipo. Se estima que remueve aproximadamente el 50% del COS y el CS2.Desventajas del Selexol. Alta absorcin de Hidrocarburos. Los procesos de absorcin fsicos son ms aplicables cuando los contenidos de etano e hidrocarburos ms pesados son bastante bajos. Requiere presiones altas ( mayores de 400 LPC.) Solvente ms costoso que las aminas En algunos casos se ha presentado acumulacin de azufre en el solvente y depositacin de azufre en los equipos. Baja remocin de mercaptanos Se debe usar gas de despojamiento en el proceso de regeneracin. Proceso de Lavado con Agua.Es un proceso de absorcin fsica que presenta las siguientes ventajas: como no hay reacciones qumicas los problemas de corrosin son mnimos y el lquido usado se regenera hacindolo pasar por un separador para removerle el gas absorbido, no se requiere aplicacin de calor o muy poca, es un proceso bastante selectivo. La principal desventaja es que requiere una unidad recuperadora de azufre.El proceso es efectivo a presiones altas, contenidos altos de gases cidos y relaciones H2S/CO2 altas. Algunas veces se recomienda combinar este proceso con el de aminas para reducir costos.En el proceso el gas cido es enviado de abajo hacia arriba en la torre y hace contacto con el agua que viene de arriba hacia abajo. El gas que sale por la parte superior de la torre est parcialmente endulzado y se enva a la planta de aminas para completar el proceso de endulzamiento. El agua que sale del fondo de la torre se enva a un separador de presin intermedia para removerle los hidrocarburos disueltos y al salir de ste se represuriza para enviarla a un separador de presin baja donde se le remueven los gases cidos y de aqu el agua ya limpia se recircula a la torre.Procesos HbridosEl proceso hbrido ms usado es el Sulfinol que usa un solvente fsico, sulfolano ( dixido de tetrahidrotiofeno), un solvente qumico (DIPA) y agua. Una composicin tpica del solvente es 40- 40-20 de sulfolano, DIPA y agua respectivamente. La composicin del solvente vara dependiendo de los requerimientos del proceso de endulzamiento especialmente con respecto a la remocin de COS, RSR y la presin de operacin.Los efectos de la DIPA y el sulfolano para mejorar la eficiencia del proceso son diferentes. La DIPA tiende a ayudar en la reduccin de la concentracin de gases cidos a niveles bajos, el factor dominante en la parte superior de la contactora, y el sulfolano tiende a aumentar la capacidad global de remocin, el factor dominante en el fondo de la contactora. Como los solventes fsicos tienden a reducir los requerimientos de calor en la regeneracin, la presencia del sulfolano en este proceso reduce los requerimientos de calor a niveles menores que los requeridos en procesos con aminas. El diagrama de flujo del proceso sulfinol es muy similar al de los procesos qumicos.Ventajas del Sulfinol. Exhibe excelentes capacidades para la remocin de H2S y CO2. El sulfinol como la DEA tienen buena capacidad para remover gases cidos a presiones bajas, de 100 a 300 Lpc. El Sulfinol puede remover COS, RSR y CS2 sin degradacin. La remocin de estos contaminantes es debida bsicamente a la presencia del sulfolano. La remocin selectiva del H2S es posible en algunos casos especficos, especialmente con relaciones CO2/H2S altas y cuando no se requiere la remocin de COS, RSR o CS2.Desventajas del Sulfinol. No es un proceso comercial. Hay que pagar derechos para poderlo aplicar. El CO2 degrada la DIPA, aunque el producto resultante se puede separar en un reclaimer. Generalmente en el proceso Sulfinol se usa un reclaimer que trabaja al vaco en lugar de un reclaimer atmosfrico. Aunque el sulfolano no se degrada en el proceso de regeneracin se pueden presentar prdidas por evaporacin. Debido a la presencia del sulfolano se presenta absorcin excesiva de hidrocarburos pesados que pueden afectar el proceso de recuperacin de azufre. Un problema en algunas plantas de sulfinol es la formacin de un lodo tipo brea que bloquea intercambiadores y lneas. Este lodo se ha encontrado que se forma a temperaturas por encima de 160F. Proceso Stretford.Es el ms conocido de los mtodos de conversin directa y en l se usa una solucin 0.4 N de Na2CO3 y NaHCO3 en agua. La relacin es una funcin del contenido de CO2 en el gas. Una de las ventajas del proceso es que el CO2 no es afectado y continua en el gas, lo cual algunas veces es deseable para controlar el poder calorfico del gas.El gas agrio entra por el fondo de la contactora y hace contacto en contracorriente con la solucin del proceso. Con este proceso se pueden tener valores de concentracin de H2S tan bajos como 0.25 granos/100 PC (4PPM) hasta 1.5 PPM. La solucin permanece en la contactora unos 10 minutos para que haya contacto adecuado y se completen las reacciones y luego al salir por el fondo se enva a un tanque de oxidacin, en el cual se inyecta oxgeno por el fondo para que oxide el H2S a Azufre elemental; el mismo oxgeno inyectado por el fondo del tanque de oxidacin enva el azufre elemental al tope del tanque de donde se puede remover.Ventajas del Proceso Buena capacidad para remover H2S. Puede bajar su contenido a menos de 2PPM. Proceso Selectivo no remueve CO2. No requiere unidad recuperadora de azufre. Bajos requisitos de equipo. No requiere suministro de calor ni expansin para evaporacin El azufre obtenido es de pureza comercial pero en cuanto a su color es de menor calidad que el obtenido en la unidad recuperadora de azufre.Desventajas del Proceso Es complicado y requiere equipo que no es comn en operaciones de manejo. El solvente se degrada y el desecho de algunas corrientes que salen del proceso es un problema; est en desarrollo un proceso que no tiene corrientes de desecho. Los qumicos son costosos. El proceso no puede trabajar a presiones mayores de 400 Lpca. Las plantas son generalmente de baja capacidad y el manejo del azufre es difcil. Proceso del Hierro Esponja.Este proceso es aplicable cuando la cantidad de H2S es baja (unas 300 ppm) y la presin tambin. Requiere la presencia de agua ligeramente alcalina.Es un proceso de adsorcin en el cual el gas se hace pasar a travs de un lecho de madera triturada que ha sido impregnada con una forma especial hidratada de Fe2O3 que tiene alta afinidad por el H2S. La reaccin qumica que ocurre es la siguiente:Fe2O3 + 3H2S Fe2S3 + 3H2OLa temperatura se debe mantener por debajo de 120F pues a temperaturas superiores y en condiciones cidas o neutras se pierde agua de cristalizacin del xido frrico.El lecho se regenera circulando aire a travs de l, de acuerdo con la siguiente reaccin:2Fe2S3 + 3O2 2Fe2O3 + 6SLa temperatura se debe mantener por debajo de 120F pues a temperaturas superiores y en condiciones cidas o neutras se pierde agua de cristalizacin del xido frrico.El lecho se regenera circulando aire a travs de l, de acuerdo con la siguiente reaccin:2Fe2S3 + 3O2 2Fe2O3 + 6S (5.19)La regeneracin no es continua sino que se hace peridicamente, es difcil y costosa; adems el azufre se va depositando en el lecho y lo va aislando del gas.El proceso de regeneracin es exotrmico y se debe hacer con cuidado, inyectando el aire lentamente, para evitar que se presente combustin. Generalmente, despus de 10 ciclos el empaque se debe cambiar.En algunos diseos se hace regeneracin continua inyectando O2 al gas agrio. Las principales desventajas de este proceso son: Regeneracin difcil y costosa Prdidas altas de presin Incapacidad para manejar cantidades altas de S Problemas para el desecho del S pues no se obtiene con la calidad adecuada para venderlo.Una versin ms reciente de adsorcin qumica con xido de hierro utiliza una suspensin de este adsorbente, la cual satura un lecho de alta porosidad que se utiliza para garantizar un contacto ntimo entre el gas agrio y la suspensin de xido de hierro (15). El proceso sigue siendo selectivo ya que solamente adsorbe el H2S y no el CO2, por tanto se puede usar para remover H2S cuando hay presencia de CO2; pero tiene la ventaja que en la reaccin no produce SO2.Procesos de Absorcin en Lecho Seco (Adsorcin) Proceso con Mallas Moleculares.Es un proceso de adsorcin fsica similar al aplicado en los procesos de deshidratacin por adsorcin. Las mallas moleculares son prefabricadas a partir de aluminosilicatos de metales alcalinos mediante la remocin de agua de tal forma que queda un slido poroso con un rango de tamao de poros reducido y adems con puntos en su superficie con concentracin de cargas; esto hace que tenga afinidad por molculas polares como las de H2S y H2O; adems debido a que sus tamaos de poro son bastante uniformes son selectivas en cuanto a las molculas que remueve. Dentro de los poros la estructura cristalina crea un gran nmero de cargas polares localizadas llamadas sitios activos. Las molculas polares, tales como las de H2S y agua, que entran a los poros forman enlaces inicos dbiles en los sitios activos, en cambio las molculas no polares como las parafinas no se ligarn a estos sitios activos; por lo tanto las mallas moleculares podrn endulzar y deshidratar simultneamente el gas. Las mallas moleculares estn disponibles en varios tamaos y se puede tener una malla molecular que solo permita el paso de molculas de H2S y H2O pero no el paso de molculas grandes como hidrocarburos parafnicos o aromticos. Sin embargo el CO2 es una molcula de tamao similar a las de H2S y agua y aunque no es polar puede quedar atrapada en los poros por las molculas de H2S y agua, aunque en pequeas cantidades, y bloquear los poros. El principal problema con el CO2 es que al quedar atrapado reduce los espacios activos y por tanto la eficiencia de las mallas para retener H2S y agua.Los procesos con mallas moleculares se realizan a presiones moderadas, es comn presiones de unas 450 Lpc. Las mallas se regeneran circulando gas dulce caliente a temperaturas entre 300 y 400F. No sufren degradacin qumica y se pueden regenerar indefinidamente; sin embargo se debe tener cuidado de no daarlas mecnicamente pues esto afecta la estructura de los poros y finalmente la eficiencia del lecho.. La principal causa de dao mecnico son los cambios bruscos de presin o temperatura cuando se pasa la contactora de operacin a regeneracin o viceversa.El uso de mallas moleculares en endulzamiento est limitado a volmenes pequeos de gas y presiones de operacin moderadas; debido a esto su uso es limitado en procesos de endulzamiento. Se usan generalmente para mejorar el endulzamiento o deshidratacin realizado con otros procesos o para deshidratacin de gases dulces cuando se exigen niveles muy bajos de agua, por ejemplo gas para procesos crignicos.

http://es.wikipedia.org/wiki/Plantas_de_procesamiento_del_gas_natural