Tratamiento Del Gas Natural

Tratamiento del

Gas Natural

Msc. Ing. Daniel lvarez Gantier

La Paz, marzo 2013

INTRODUCCIN

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INTRODUCCIN

El proceso de endulzamiento del gas natural, es uno de los procesos de mayor importancia, al cual

debe de ser sometido el gas natural, ya que el

mismo implica la remocin de los gases cidos de

la corriente del gas.

Esta remocin puede realizarse a travs de varios procesos, como lo son la absorcin de los gases

cidos, con solventes qumicos, fsicos y mixtos.

Maestra en Ingeniera Petrolera, UMSA/FI/INSPET 2013

Procesamiento del Gas Natural, lvarez G.D., 2012

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INTRODUCCIN

Cuando la absorcin ocurre con solventes qumicos, se realiza una reaccin qumica entre el

solvente y los gases que se desea remover.

Cuando se habla de solventes qumicos es imposible no mencionar a las aminas, tanto

primarias, secundarias y terciarias y su selectividad

hacia el dixido de carbono o sulfuro de hidrgeno.

El proceso de endulzamiento implica tambin procesos de absorcin, lecho fijo o lecho seco.



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GLOSARIO DE TRMINOS

Proceso de Endulzamiento del Gas Natural: Este proceso se refiere a la eliminacin de la corriente

de gas natural a los elementos cidos (CO2, H2S),

con el objetivo de dejar el gas dentro de la norma,

sea para el transporte o para la comercializacin y

distribucin e industrializacin, de tal forma que el

gas cumpla con los requerimientos establecidos,

tanto nacional como internacional, que representan

la posibilidad de comercializacin del gas natural.



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GLOSARIO DE TRMINOS

Caracterizacin del Gas Natural:El gas natural es por lo general una mezcla homognea, en

proporciones variables de hidrocarburos

parafnicos, denominados Alcanos, los cuales

responden a la frmula:

(5-1)

Donde N= Nmero de carbonos.



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GLOSARIO DE TRMINOS

Impurezas del gas natural: El gas natural tiene, tambin cantidades menores de gases

inorgnicos, como el Nitrgeno (N2 ), el Dixido de

Carbono ( CO2); Sulfuro de Hidrgeno (H 2S) ;

Monxido de Carbono (C0), Oxgeno ( O2), Vapor

de Agua(H2 0), etc.

Las principales impurezas del gas natural se presentan en el cuadro 5.1:



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Tabla 5.1: Impurezas del Gas natural



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GLOSARIO DE TRMINOS

El vapor de agua ( H20) es una de las impurezas ms comunes en el gas natural y puede causar una serie de problemas operacionales, p.e.interrupcin del flujo de gas o bloqueo de vlvulas e instrumentos por formacin de hidratosde gas.

Tambin participa en la reduccin del valor calorfico del gas, y tambin causa corrosin interna en las instalaciones por accin entre el dixido de carbono u sulfuro de hidrgeno, los cuales reaccionan con el agua condensada.



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GLOSARIO DE TRMINOS

El Dixido de Carbono (CO2 ): Es un gas sin color, olor ni sabor que se encuentra presente en el gas

natural, no es txico, y desempea un importante

papel en el ciclo del carbono.

La contaminacin del dixido de carbono esta relacionada fundamentalmente, con la reaccin que

se produce entre el dixido de carbono y el agua,

para formar sustancias corrosivas, como los

carbonatos, bicarbonatos y cidos.



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GLOSARIO DE TRMINOS

El Acido Sulfhdrico o Sulfuro de Hidrgeno (H 2S ): Este es un gas contaminante presente en el

gas natural, el cual representa una impureza que

debe de eliminarse de la corriente de gas.

La eliminacin debe realizarse antes de que sea inyectado en el sistema de tubera, ya sean de

transporte o distribucin.

En la parte de salud, se tiene que tener en cuenta que los efectos a una exposicin de sustancias

txicas.



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GLOSARIO DE TRMINOS

El Monxido de Carbono (CO): Este es un gas txico incoloro e inodoro.

Es el producto de la combustin incompleta en condiciones de deficiencia de oxgeno.

Si el oxgeno es suficiente, la combustin produce dixido de carbono (C02) de combustibles slidos,

lquidos y gaseosos.

Los artefactos domsticos alimentados con gas, petrleo, querosn, carbn o lea pueden producir

monxido de carbono (CO), en cantidades

excesivas.Maestra en Ingeniera Petrolera, UMSA/FI/INSPET 2013


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GLOSARIO DE TRMINOS

El Nitrgeno (N2 ): Este elemento se encuentra presente en el gas natural que ocasiona una

reduccin en su valor calorfico,

En grandes concentraciones genera la formacin de xidos de Nitrgeno ( NO) X al momento de la

combustin misma lo que puede conducir a la

destruccin de Ozono ( O3) en la atmsfera y

resultan en compuestos contaminantes.



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GLOSARIO DE TRMINOS

Disulfuro de Carbono ( CS2) : En estado puro es un lquido incoloro, es un compuesto voltil y muy

fcilmente inflamable.

Tiene un color caracterstico que empeora si esta impuro, se hidroliza en forma parcial o total

liberando sulfuro de hidrgeno.

Se mezcla completamente con la mayor parte de los disolventes orgnicos.



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EL PROBLEMA

El Sulfuro de Hidrgeno es altamente txico, y en presencia de agua forma un cido corrosivo.

El lmite de presencia del Dulfuro de hidrgeno para exposiciones prolongadas es de (TLV)= 10

ppmv.

Las concentraciones mayores a 1000 ppmv son suficientes para matar a una persona en minutos.

De igual manera estn presentes otras especies como (CS2), mercaptanos (RSH) y sulfuros (RSR).



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CONCENTRACIONES DE CIDOS EN EL GAS

En muchos de los gases naturales que se tienen en Estados Unidos y en una gran mayora de los gases

de Bolivia estn libres de cidos.

Meyer defini una sub cualidad del gas con contenidos en CO2< 2,0%, Nitrgeno N2< 4% y

Sulfuro de hidrgeno > 4 ppmv.

Por cierto estos contenidos evitan que los gases puedan ser tratados ahorrndose de esta manera

una cantidad de dinero.



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PROCESOS



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Proceso de Endulzamiento

INTRODUCCIN

Proceso de Endulzamiento del Gas Natural: Este proceso tiene como objetivo la eliminacin de los

componentes cidos del gas natural, en especial

el Sulfuro de Hidrgeno (H2S) y Dixido de

Carbono (C02).

Aunque, otros componentes cidos como lo son el Sulfuro de Carbonillo (C0S) y el Disulfuro de

Carbono (CS2), son de gran importancia debido a

su tendencia a daar las soluciones qumicas

que se utilizan para endulzar el gas.



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INTRODUCCIN 2

El agua interviene muy fuertemente en la composicin del gas y en la concentracin de las

soluciones que se utilizan en los sistemas de

amina.

La diferencia molar de ambas condiciones establece la cantidad de gas cido que se va a

extraer y que lgicamente define el diseo de los

equipos y el proceso que se deba a utilizar, en el

endulzamiento, de tal forma que sea efectivo, de

fcil aplicabilidad y adems econmico.



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PROCESOS

El proceso de endulzamiento se puede realizar a travs de los siguientes procesos:

a.- Absorcin de los Gases cidos: Este proceso se realiza a travs de solventes qumicos, fsicos y mixtos

b.- Endulzamiento a travs de los Lechos Slidos.

En este caso para la eliminacin de los gases cidos se utilizan los tamices moleculares, las esponjas de hierro, SULFATREAT y el xido de zinc.



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PROCESOS

c.- Conversin Directa:

d.- Secuestrantes Qumicos:

e.- Utilizacin de Membrana

f.- Destilacin Extractiva

a.- Procesos de Absorcin. Se entiende por absorcin a la operacin unitaria en la que la

transferencia de masa tiene lugar de la fase de

vapor a la fase lquida.



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B. LECHOS SLIDOS

B.Lechos Slidos: Un lecho slido es un conjunto de productos slidos (mallas moleculares, slica,

almina) utilizados en la industria del gas.

Tambin se puede utilizar el trmino Lecho Seco, que es un material que no utiliza lquidos, por

ejemplo las esponjas de hierro, que se utilizan

para retener el sulfuro de la corriente de gas

natural.



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C. PROCESOS DE ADSORCIN

C.Procesos de Adsorcin La adsorcin es la operacin unitaria que se realiza al poner en

contacto un slido con una mezcla fluida.

Las condiciones en que se produce el contacto son tales que una parte del fluido resulta adsorbida por

la superficie del slido, con los que composicin del

fluido no adsorbida resultada alterada.



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D. PROCESOS DE CONVERSIN DIRECTA

D.Procesos de Conversin Directa. Se refiere a la transformacin del sulfuro de hidrgeno en azufre

elemental a partir de los gases de cola.

Este proceso es de gran importancia, ya que permite obtener azufre, en forma natural, el cual

despus es utilizado para la formacin de cido

sulfrico y productos petroqumicos.



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d.- Utilizacin de Secuestrantes La eliminacin de los gases cidos de la

corriente de natural, se puede realizar utilizando secuestrantes qumicos, como la

triazina, y otros componentes.

e.- Remocin con Membranas Se refiere a la remocin del gas cido por

membranas, proceso que ocurre cuando el gas es retirado de una corriente, en

este caso retiras los gases cidos de la corriente de gas natural.



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D.- Utilizacin de Secuestrantes: La eliminacin de los gases cidos de la corriente de natural, se

puede realizar utilizando secuestrantes qumicos,

como la triazina, y otros componentes.

E.- Remocin con Membranas: Se refiere a la remocin del gas cido por membranas, proceso

que ocurre cuando el gas es retirado de una

corriente, en este caso se retiran los gases cidos

de la corriente de gas natural.



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SELECCIN DE UN PROCESO DE ENDULZAMIENTO

Seleccin de un Proceso de Endulzamiento: Los factores ha considerar para la seleccin de un

proceso de endulzamiento de gas natural:

a.- Regulaciones de gases cidos en el medio ambiente: En este se refiere a las cantidad de

gases cidos permitidas en le medio ambiente

b.- Tipo y concentracin de las impurezas en el gas cido



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Figura 5-1: Procesos para la remocin de gas cido



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SELECCIN DE UN PROCESO DE ENDULZAMIENTO

c.- Espeficaciones en el gas residual o gas dulce

d.- temperatura y presin del gas cido y del gas dulce

e.- Caudal del a tratar

f.- Proceso de Corrosin

g.- Requerimientos de selectividad

h.- Costos de operacin del proceso de endulzamiento

i.- Especificaciones de los productos lquidos



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PROCESOS DE ABSORCIN

Endulzamiento del Gas Natural a travs del Proceso de Absorcin :El proceso de Absorcin

se define como La penetracin o desaparicin

aparente de molculas o iones de una o ms

sustancias en el interior de un slido o lquido.

La absorcin es un proceso para separar mezclas en sus constituyentes, aprovechando la ventaja de

que algunos componentes son fcilmente

absorbibles.



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En el caso del endulzamiento de gas natural, el proceso de absorcin se realiza utilizando solventes

qumicos, fsicos, hbridos o mixtos.

La utilizacin de solventes qumicos involucra una reaccin qumica entre el gas cido a ser removido

y la sustancia que se esta utilizando en la

absorcin, la cual puede tener la propiedad de

reaccionar qumicamente o no con el gas cido, lo

que hace la mayor diferenciacin del proceso en si.



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Endulzamiento del Gas Natural a travs de la Absorcin de Gases: Para el endulzamiento de

gas natural, a travs del proceso de absorcin de

gases, se debe tener en cuenta las condiciones

del gas a tratar, lo que implica Concentracin de

impurezas; Temperatura y presin disponible.;

Volumen de gas a procesar; Composicin de

Hidrocarburos.; Selectividad de los gases cidos

por mover; Especificaciones del gas cido residual.



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El proceso de

endulzamiento a travs de la absorcin de gases se puede clasificar de acuerdo al

tipo de reaccin que presente:

a.- Reaccin Qumica (proceso con Aminas)

b.- Reaccin Fsicas (Solventes Fsicos)

c.- Reaccin Combinada de ambas (Solventes Mixtos)



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PROCESO DE ENDULZAMIENTO CON AMINAS



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