• Author / Uploaded
• Diego Quiroga

Citation preview

'i::.:

t'jr

lim,actffislS$

Ingeniería de gas, principios y aplicaeiones

Endulzarrtiento del gas nailrral

Marcías J. Martínez

Ingenieros Consulfores, S.R.L. Maracaibo - Venezuela

¡:r;dulzauuento del gas natural '''[P*l

I,BH{ilW Gm,¡{E

RAL Pág. No.

fennrnolog.ta... lntroducclói¡. ...

.. ... XXV ........ . I

Capítuto Fiu. 1" Ene$ulzr¡rr¡ir:crtr-r; t¡ -lesacidifieacién de! Gas

I

., Que es uü Gas Ácirio ?

.

l{atural

5

...... ... .5

.... ....ó Natwal........ .. .... 8 J Procesos de Endu¿lzarnierro o ii-)esaci'difiaaoión. . . ... - B I 'i'ipos iic irrocesCIs .".. ........ 14 4.1 Prtlcesosconsoivctil.,;sQuíndCI s.." ........18 4.2. Proeesos con Solvc,ttlrs fjísteos". .,+.3. Prooesos coxl Scllvt';;il,i:;s F{íbnefc¡s o }rfixtos ........ . .22 .*.4. Proeresos de ConveirslÚll i;tlreeta ....22 .... .... .22 4.5. Otros.Froeesos. ......23 5. Factores que se Consid,er;irl p)al:ff. tra SelecciÓn de un Froeeso....... . .. ..24 .nJilnentación ......:... 5 L hnpurezas eri el. Gas ..2'4 5.2. Cantidades cie (l0z ¿t set"Relnor¡ido .. . 26 5.3. Especificacrolles dcl ílas'¡.;r¡'¡-latdlo... 16 5 4. C'.rn-osión ...29 5.5. l\4aieríaies cle Cons;trrr;c¡;i(-rrl .. . .....29 5.ó. Ironnaoron c{e Espuuilli..".. "..".... . 30 ó. Desenpción de ios ikei,ce:ji-ls iPctsn€lales. ..3 6 I . Fro*esos c{}xx Soivet,,'-e's Qi,lír.rucos 6.1 .1 tvlEA (tri{olloera,:;;in-mlna; . .3 6.\.') DGA qDigli,coftzríf.ri;i,la) ..-]4 {i.i.3.iitrrA(.Dietano.,iarrirn;1) .. .i5 ó. 1.4. DIPA llDi"lsorprol:i]-üü[arrí],Írir¿) ,. . . ...38 6.1.5. ADIF (Dntsoprcl:,alaolairinl'4, acti'rarJaj.".. ..........38 2. Contenrdo cle {iases Át;lCcs eti

.

"

e}.

Gas

o.iie

..

n

I

lngeruería de gas, pnncrpios y aphcaciones

I'ág. No"

(Metildictanolamrna) 6.1.7 A-MDEA (Metildietanolarnina, activada) 6.1 .7 .l . Ucarsol ....... ó.1.6. MDEA

.... . . 39 .....40 ...4C

ó.2. Procesos de Endulzamiento que utilizan Sales de Carbonato de Potasicr. 6.2.1. Carbonato Potásico Caiiente (Hot

Pot)

...../+1

..

Benfield. b.:.3. Benfield Hipru'e 6.2.4. Catacarb

. ..11

().2.2.

6.3

. ...

:...

..,45

. ..46

. ..46

Procesos de Endulzamiento con Sales

Básicas.

Vetrocoke.. 6.3.2. Procesos Alkazrd 6.3.2.1.Alkazid-M".. 6.3.2.2.Alkazid-DlK.... ó.3.3 Flexsorb HP... ó.4. Procesos cou Solventes Físicos. ó.,+.1. Selexol 6.4.2. Sepasolv MPE

.ió

ó.3.1. Giammarco

..46

.. . .

..47 ,17

.... 4l ....47

. ........48 48

. 50

6.4.3. Carbonato cle Propileno o Solvente lrliror...

..

Rectrsol 6.4.5. Purisol

.

50

6.4.4.

6.5. Procesos con Solventes

53

. Híbndos

ó.5.1. Sulfinol. (Con hcencra de shell para

D. 6.5.1.2. Sulfinol - M.. 6.5.2.Amrsol.

...53 .......54

Crcst).....

I

-):i -q5

....51_;

6.5.3. Flexsorb - PS..

6.ó. Procesos de Conversrón 6.6.1.

Drecta

Stretford

...:ti . . 5l ....

VI

C

54

ó.5.1.1. Sulfrnol -

6.5.4.Optisol

R

i;i

Endulzamiento del gas natural Ff

.,

Pág. No.

.._. 7 .

6.6.2.

...t0

ó.ó,4. Ferrox;,'Manchester (son

.. 'l .r< ...TJ

. ,+6

ó.ú.9. Piocesos Shell (C. Ft,

JÓ

ú.b.10.

46

+/

ó.b.11.

. +t

......62

t*tralco.

..........54

Procesos

ó.8.2. Oxido de Ztnc

50

71

-lexaco Re1-erencras.... ó.8.4.

..... ..73 ....'74

CapÍtulo Fio. 2. Plantas de flntüulzamiento de Amina. Partes de la Planta ...... i5

I

f)ragrarna de

Flujo

........75

Separador de Entrad¿¡

i.l.

Absorbedor o Contactor (fig. No.

i'?

-::-.

j.

2-3)

2-4) 1.,1. Iltercambrador de Calor Amrna-Amlna .... i"

i

... .72

ó.8.3. f-avado con agua.

I.I.

...5

...........64

(/,1.:-)

5,5

.5ó

......,..ó4

..........71

5:i

.5b

........61

ó.8. 1 . ic/embranas.....

_. 50

.....JJ 'l

............ól

Claus

ó.8. Otros

. .48

,..

Deals).

... .....ó0

b.7.2. Proceso de Esponla de l{ieno....".....

48

'(-

Petróleo)

Seco 6.7.1. Mallas o Tamices Moleculares.....

. .+/

.-

....ó0

(r.7. Procesos de Lecho

41

- .. . J-a ^ b,fg .xf oQ-

ruO-

()v

l¡2 A \¿-

c{

l-

U

ñ

a'6 c{'= TE (l)(l)

-

-Cf,

o T) oñ ¿¿ (t,

ñ

o

o a

o-

xE

o_

o2 :H3 En

(t)

og

N o

co

T)

ñ

g

EE c:- o-

e- o-

l.r)- O_

c\t $

$ I

z

ct)

tr

115

Ingeniería de Bas, prlnciptos y aplicaciones

Jg

a

$ -c

CI

(J

ñ É

o E ñ

.o $

ra-

c

.c

TU

E

=ojo :0

Eg

og

o#,

gE r L

ño

86 $>T)F

gá -L-,

t-

ooo

tJ:

-o

o

-t-c\¡ ..1-

ooo

E>_

ñtr

L¿

aoñc) (, 'ü

o a

-o

r.\

c .(f

o o-

ññ AL

F

ófq $ll

;E ü>

o_$

8u

c) c{ c{

:Rg

oo

I

o

z

.g) LL

Endulzamrento del gas natural Entonces, se reduce la tasa de MEA hasta conseguir los siguientes datos (ver Tabla

No 2-5) Luego mcrelnentamos la concenftación de MEA al l8o/o, más tarde al

19o/o

y,

fmalrnente, al 20%, con lo cual reducimos la tasa de circulación a 72 gpm, manteniendo la concentración de HzS sn el límite permitido: 4 ppm,v. (Fig. No. 2-21).

Tabta No. 2-5. Sensibilidad de una planta de MBA. Máxima concentración permisible. Concentración de HzSi ppm,v

17"Á por peso de MEA

L?rn

lts/mln.

8l

306

3,0

79

298

3,5

7l

290

4,A

Ahora, hagamos un resumen de lo que hemos hecho y calculemos los aholros energéticos.

COI{DTCIONES ÓPTIMAS DE OPERACIÓX DB UI{A PLA¡{TA DE

AMIII{A:

o

Tasa de flujo ongrnal (MEA)

100 gpm

o

Caudal de gas original

43

MM pcdn

o

Nueva tasa de flujo de gas

39

MM pcdn

a

Nueva fasa de flu1o de la amlna

91 gpm

Contemdo de H2S en el gas tratado

2,5 ppm,v

Tasa de amlna, con 4 ppm,v de HzS

81,0 gpm.

o

Coucentración onginal de la amlna

15,00/o

O

Nueva concentración de IvfEA

20,00/o

O

Tasa de flu1o de

ü

Reducción en la tasa de MEA

100 - 72

Constuno de combustible en el regenerador

2 pieilgal MEA

MEA

72 gpm

aI20o/o

L17

gpm:28

gpm

Ingenrería de g&s, pnncipios y aplicaciones

$ +t

c G)

E

o E (ü

c

tü

Jñ¿

eo-o c O ;e: Y

to :)-

ts

-¿

o o(ü

po

lf(It

ñ o o

oc

o.co t-€

o

o :o

o ()

¿ c) -c

o co

o

Ét

c') c)

É.

ás

.ñ6 *-r'ñ

(u

a (t)

]C

c o

o -o o o-

C)

(o

oa

=o 9o ec

H r--Ots

tr8b

*

o

E

E^.

.sE

bs o.*

'oc

8_b =cu Ñ(J

'+.

'- \ (u --o r-l

I

o

zo

.c.¡g -A ruo

$:o c).

(fI

b6

l'15

ao

F

lc

tso :()

c.j ]C C\¡

-()(Ú

g6

O1¡¡

J

sü t--t

Eo

$: (l)(l) lJC

a(l)

)

coñ/

bv lrb

o

1t (ú

G¡

E/

g'= l- t-

r-

E

.g E

150 c .io

6oP .='ó-

E

o o

ñü

s€ J#

(U

o

X q)

a" Oo

.c ic)

a o ()

a ñ ñ J +t

.g)

II

"l'1,t

lngeruería de gos, prurciptos y aphcaciones

l-

o ñ

C)

0)

lc'

c{

o

c)

aN

$ .¿

A-a (ú:f

0) (J

¿

-o

Etr

(ú

o

Eq)

o

Ee

O --'

to

lJ.

g) -a

=t-

€s .o óp E

J.

sb CO É' 8' o

(¡)

't. Itr t¡l It¡ :r l¡l .t l¡l ttl l.¡

o

.g E

C)

o o (J

$ io

o

$ l-

t- t-

o p tr c0) t-0)

o

!: :l :t

cc

(l)

-t-

É,

o (J

X

go E 'E

(¡)-c

o E ñ a c o

a

-o o o$

$ -c 0)

CI

É

CI

:o

c

a $ a

E

)

$ (J

O

ñ

ig.-

]J 'ó r(g lvl s -., r-)

EEE q a€/

d a fir ai :o -

-eE ofq oY ñ"9

=c

ffpg L-

*,

q)

E kñ

---

(.f)

(ü cp) G) 'jc)

-o$

(UTl

pg

bó É(6 :o

(} (J

Eq)

().

Lr¡

Ec\ a

ci.L

gE

.f Aco I

Eo 5z c ñ

c) .#

$ -c

.g',

LL

l-

(l) L-

0)

Enciulzamrento del gas natural

5.

Si las condiciones de operación del regenerador son nonnales, pero el gas residual es alto, las bandejas del regenerador podrían estar tapadas o dañadas. Se requiere una rnspección rnterna.

6.

VARIABLES QUE AFECTA}\ OPERACIÓN DE

A

conturuación

L TA PLAN{TA

EL COI{TROL Y

DE

LA

AMNA

se discutirán las principales vanables que afectan el

cotnportariuento de una planta de amtna, tomando como referencia la planta modelo.

El análisis de estos parámetros permitirá locali zar las fallas que - a menudo -

se

presentan en la planta (Ref. No. 3).

6.I.

TASA DE CIRCULACIÓN DE LA SOLUCIÓX DE AiVTINA

El consumo energético es directamente proporcional a la tasa de circulación de la soluclón de amlna. No obstante, al aumentar la concentración aumentará la carga de gas ácido en la soli.rción y disminurá la tasa de circulación de la solución y los costos de energía

La tasa de ctrculación de amrna se decide cuando se diseñ a la planta; después

ilo se cambia. En ocasiones se producen cambios eu el caudal de gas tratado o en la cantidad de gas ácido que llega a la planta, pero se rnantiene ia tasa de circulación apoyándose en las condiciones de diseño o en el de arranca-rla, por 1o general,

hecho de que los operadores anteriores, lo venían hacrendo así. Es evidente que esto

produce rJesperdicio de energra. Fig. No. 2-35 Cuando se reduce la cantidad de gas tratado o la concentración de gas ácido

en [a ahmentación, se pueden hacer ahorros energéticos reduciendo la tasa de crrculación de amlna. La práctica establecida de "no lo cambies que ¿sí ha estado trabajando bien" le está costando a la industria muchos millones de dólares por año.

La tendencia

establecida

ha sido, aumentar la tasa de circulacrón para

dtsmrnuu la corrosión. Esta práctica también puede signrficar pérdidas grandes en el costo de la energía, 1o cual obliga a optimar la tasa de circulación de la solución. 147

lngeruena cie gas, prulclplos y aphcaclones

1,8 1,6

g a G'

-o

1,4

1,2

l-

o

o(U

o o

:O

Zona de despilfarro de energía

Línea de referencia

1

Zona de Corrosión

0,8

E 0,6 J .4,

a c o

c)

0,4 0,2 0

Tiempo

Fig. No. 2-35. Variación del consumo de vapor con el tiempo.

i:ntiu{wlMo #t

gas"

flitflü fli

La siguiente fórmula puede ser útil para formarse una idea del impacto sobre el costo energético de la tasa de clrculación de la solución:

V E ($/añot V.E.

- (gpm) (s25,6) (C E )

- Vaior de la energía, US $ /ano.

gpm -- Tasa de crculación de la solución de amlna (galones/mrnuto).

C.E

- Costo de la energía: $ I Mpcn o $ / 1000 lbs de vapor o $ / MM BTU Ejemplo: Si se trata de tma planta que attliza 100 gpm y la energía tiene un costo de 4 $

' M pcn el precio de la energía será:

V.E.- (100)

(52 5,6)

(4)

:

210.240,oo US $/ario.

6.2. CAR.GA DE GAS ÁCTOO La f-alta de "momtoreo" de la carga de gas ácido en la solución también puede producir costos elevados de energía. Cada tipo de solvente tiene una carga óptirna

la soluctón rica como en la pobre y es importante que se collozcan bien estos valores, debido a que están urterrelacionados con ulla grau cle gas ácicio, tanto eu

cantidad de variables.

La mayoría de las soluciones de afiuna solamente necesitzur entre 0,05

¡,-

0"08

rnoles de gas ácrdo total por mol de amina pobre para satrsfacer las especificaclones

del gas dulce. El contenido total de gas ácido en la solución pobre, por lo general mucho más baja; algunas veces está por debajo de 0,01.

es

Al excederse en el proceso

de regeneración de la solueión, la cantidad de energía que se utiliza es muy' alta. Adrcronahnente, este

nivel de regeneración no se necesita, a no ser que

el

absorbedor esté trabajando por debajo de 100 lpcm.

La Fig. No. 2-36, es útil para ayudar a controlar los costos de energíay evrtar

la corrosión. Ello implica que se debe verificar ("morutorear") regulannente la cantidad de gas ácido en la soluctón, con el fin de compararlo con las condiciones óptrmas.La corrosión aparece cuando la carga de gas ácido en la solución excedala iínea de referencia, sl por el contrario, la carga de gas ácido está por debalo de la línea de ret-erencia, empieza a producirse tur desperdicio de ener g¡a.

1{9

y apitcactones lngenrerta de gas' pnnciptos

0,5 ñ '= F \- 0,4 ñ {)

Referencia amina rica

Zona de corrosiÓn

Zona de desPilfarro de energía

T5

6

E 0,3 o ro

'o

.(s

a a,2 ñ o)

o a -0) o 0,1

lC

,-

Referencia amina Pobre

Zona de corrosión

Zonade desPilfarro de energta

TiemPo

de gas carga la de variación 2-36Fig. No. ácido en una Planta de amina'

Endulzarmento del gas natural

¿ COMO SE DETER.MINIA LA CARGA DE GAS ÁCmO EN{ EL SISTE]VTA

?

El método más sencillo paradetermrnar la carga de gas ácido en el sistema es utihzando un espectrofotómetro con colector de fibras ópticas remotas. Esto penrute medir y regisffar el conterudo de HzS en la solución pobre

y rica en diez

stttos de rnuestreo del,sistema. Los colectores no son afectados de manera adversa

por la contarninación, como oowre con otros analizadores. Este instrurnento puede ser una herrnnienta excelente para dismlnuir el valor de la energía

y la corrosión,

Los dafos de este analtzador pueden ser utilizados para controlar automáticarnente

la carttldad Ce energía que se usa en el rehervldor o como una guía para que

el

upe'rador controle la cantidad de energía requerida.

El potencial para balar los costos energéticos y la corrosión es tan grande, clue

el

anabzador se paga en unos pocos meses. Cuando se utiliza unicamente COz,

exrsten otros analtzadores para lograr el mismo tipo de respuesta.

6.3.

CONCENTRACIÓN NE LA SOLUCIÓX DE AMINA I-a IWEA y la DEA son de uso colnun en las plantas de endulzamreuto. La

corlcentración varía elltre

el l}oto y 20% plp en el caso de la MEA y entre 20orc y

plp, para la DEA sur uilubrdores.La tendencra ha sido, operar en el punto mas balo dcl rango para mrtrimizar la corrosión. Esta práctrca prodtrce pérdidas mu),

-i0o,o

Al

ar la concentración, se aumenta la capaciclad de la solucrón para remover gas ácrclo y se logran ahorros energéticos considerables. Fig. grartdes en energía.

aument

No. 2-37.

Muchos operadores permrten que la concentración de amrna descrenda. Por eso se debe agregar solución preparada o &gua, con el fin de mantener el nrvel de la

concentraciÓn

y el caudal. Nc siempre se actualizan las pnrebas para gredir la

concentración, razonpor la cual esta fluctua. Otras veces, las pruebas de laborato¡o

no reflelan la concentraciÓn correcta. Se han enconfrado cargas hasta del 45 rA ptp para MEA -'" DEA srn inhibidores, debido a errores en la prueba. Esta fblta de 151

--t

,

lngeruena de gas, prurcipros y aphcaciones

45 4A o- 35. o-

s

30

Zona de corrosión Línea de referencia

(U

.g E

Zona de despilfarro de energía

25

o "io

c 2A .o '6 (ú

c(l)

15

o C. o O 10 5

0

Tiempo

Fig. No. 2-37. Variación de la concentraci on de amina con el tiempo

Enciuizamlento del gas natrral ctrrdado puede aumentar de manera notoria la corrosión

y el costo de la ener gía,

tanto sr la concentración está por encima, como si es más baja de lo esperado.

El operaclor debe estar bien enffenado y motivado para gararútzar una prueba aceptable. Exlsten analizadores que permrten agregar, automáticarnente, la cantidad de amrna o de agua requerida, para mantener la concentración en el nivel adecuado.

(El analizador se paga en menos de un mes). Se debe tener cuidado en determinar regularmente la concentración óptrma y

rnantenerla en el nrvel apropiado. La Fig. No. 2-37, presenta un ejemplo de córno

vana la concentración de ¿rmrna con el tiempo

y sus efectos sobre la tasa de

corrosrón y' el despilfarro energetico.

6..I. REFLUJO El vapor que sale por el tope de la columna de regeneración, .¡unto con los gases ácidos, es condensado y devuelto al regenerador en forma de reflqo, La razan entre los moles de agua (L) que regresan al regenerador entre los moles de gas ácido que salen de la planta (D), se conoce como: RAZÓN DE REFLUJO. Este parárnetro es fundamental en el diseño y operación de la torre y Lur

urdicador de la cantidad de vapor que debe ser usada en el rehervidor. La razon

de retltqo, detennrna la canttdad de gas ácido resrdual en la amura pobre y., por io tarlto, la eficrencla del fracclonamlento. El valor tiprco de

R- LID

vana entre

1,5

I

4 : I dependiendo del número de bandelas que tenga la torre y de otras vanables. En un diseño típico, una razón de refltq o 2 '. 1, es común. En las refinerías, la razón a

de re11u3o más utilizada en 4

.

I

(Fig. No. 2-38).

El consumo de amina, en lbs/I\4M pcdn, vs. tiempo, se presenta en la l-ig. No. 2-39 Se observa en el gráfico cómo urcide sobre el despilfaro de energía La Fig. No. 2-38, presenta una recomendación sobre los valores de R vs P'y '1,

clue se deben utilizar cuando se trabaja con solvente formulados.

A rnedida clue

la razón de reflujo R, la cantrdad de agua condensada que regresa al regenerador es mayor, lo cual indica que se debe extraer más calor por el condensador r' - para mantener el equilibrio energético en la torre - agregar más aumeuta

153

ingemena de gos, prmctplos y apiicaolones

o o_ to

1l) too \ ryos-r o

o o(\

(f C\¡

o

E '6

.(ú

v,

(s

\

\

\ \

o,

\

\1

@

r

CI

a)

o

\r

E

o

\

orú

co a o o tr

t

t t\

a

_o

\

\

F (o

\

A.

.!a

T-

tr

o

o-

o i r-o-o*

\

a (¡)

\

1

\

\

\ \

.o

\

\

o)

t-

88 sCI lv, 'j= r) :

-É qo) € cP.'ro cr

t\

\

\

lI-

(t, = F0) (l)l-

ñt

L

\\

\

n(

\r r

\

\

\

n-€ .cu

r

oci rq

T8 c{ c) .a

\

\

\

\

\

\

\ \

rfZ-

.? c)

\ \

\

\\

\ O

oooooa?o() ñ+ñÑt-Oo)€l-' C{NC\tC\ñlC\rrr

Jo 'BJnleJaduel

.c

LL

\

\\

9$

Endulzamiento del gas natwal

12 11

10 g 1)

O a

=

9

I

U'

.c)

7

cú

c .F

6

()

5

E

4

a E o ()

3

c

€ o 5

Zona de despilfarro de energía

2 Línea de referencia 1

0

Tiempo

Fig. No. 2-39. Variación del consumo de amina con el tiempo,

1s5

Ingeruena de gas, pnnclplos y aphcaclones

calor en el rehervidor. Esto se refleja finalmente en un mayor consumo de energía. En una pequeña planta de tratamiento se consiguió una razón de reflujo 50:

l, lo cual

producía pérdidas energéticas de 58.000 US $/ano. Una planta más grande, con una relacrón de reflujo T2:I, produjo pérdidas energéticas de un millón de dólares por año. Esto no era perceptible, porque el costo de la energía era únicamente de 1,0 $

MM BTU Por lo general, oo se mrde la razón de reflu1o, por lo cual es rmposible detennlnar las pérdidas por este concepto. Para controlar la canttdad de energia que se utiliza, se debe disponer de un controlador de temperatura en la línea de vapor que va, del tope del regenerador al condensador. Normahnente el rango de ternperattra va desde 190"F a 210"F Por

debalo de esta temperatura, la cantidad de vapor generado es msuficiente para lograr un fraccionamiento apropiado y puede aparecer corrosión severa. Cuando la ternperatura está por encrma del ruvel recomendado se produce fraccionarniento en exceso con el subsiguiente costo de energ¡a. La Fig. No. 2-40, presenta un gráfico

utrl para ayudar a controlar los costos de energía y los de corrosión. Con un rnétodo asr se podna regrstrar y rnedir Ia razon de reflu1o

y su rmpacto sobre la planta.

Una razon de reflujo óptima debe ser un reto pennanente. Cuando la razon de

retlqo está por encima del ruvel de referencra, habrá desperdicio de energia \ cuando está por debajo, podría estar apareclendo la corrosión en la planta Par a rnarttener los costos de energra y la corrosrón en el mrnuno posible, la razon de retlrrSo real debe courcrdir con Ia razón de reflu3o óptrma.

6.5. RECUPERACIÓN

DE POTENCIA

Cuando el absorbedor trabala a una presión 1o suficientemente alta, se puede Ltsar una furbrna para recuperar

la energía potencial conteruda en el líquido , a alta

preston. Una turbrna hidráullca conüerte la presión alta del líquido en energla rnecaruca que se puede utilizar para mover otras bombas en ¡"rtihza una turbura hrdráulica

el sistema. Si uo

se

la energía conteruda en el líquido se desperdrcla

al

despresuÍrzr el sistema en el tanque de venteo o en el regeneractror. En todo caso. la 156

Endrrlzarruento del gas natural

5

4,5 4

o E

0 3,5

(¡)

o tr

o )

J

F () É.

2,5

c

2

o

c .o

Zona de despilfarro de energía

Linea de referencia

'ó ñ 1,5 o

Zona de corrosión

É.

1

0,5 0

Tiempo

Fig, No. 2-40. Variación de la relación de reflujo en una planta de amina.

157

lngenrena cie gas, pnnctplos y aplrcactones

energla mecánica que se recupera no es suficiente para mover la bomba de amina pobre

y-

6.6.

INTERCAMBIADORES DE CALOR

debe ser compensada con un motor eléctrico.

Hay una buena inversión en el diseño de los mtercambiadores de calor corl ahorro energético, por el contrario, el intento de ahorrar reduciendo el tamaño de las unrdades, resulta muy costoso.

El calor que no se recupera en los urtercambiadores

el rehervidor. Cuando más

se

precalienta la amina rica mediante la recuperación de calor de la amrna pobre,

eS

arnura-amina, representa una carga adicional para

rnelror la cantidad de calor que se debe agregar al rehervidor en el proceso de regeneración. Este intercambiador debe ser diseñado para lograr una aproxrmactón de la temperatura de no más de 30"F a 40"F. Para ahorrar energía, también es necesano un manterurmento aproplado de los

rntercarnbiadores. Esto invrta

a verificar con curdado el comportamrento de

cada

urrdad, la diferencial de temperatura a través de los intercambiadores son una nrAnera excelente de localizar los problemas. Por ejemplo, si un tntercarnbiador arnrna-armna no está trabalando cerca de las condiciones de diseño, pudiera ocurrir

que tenga problemas de formación de escamas o películas de vapor atrapadas en el lado de la concha.

El sucio reduce la eficiencia operaclonal y produce un gran

desperdicro

energétlco. Se pueden perder en el orden de US $ 200.000 en una planta rnedrana. La lunpteza de los intercarnbradores utrhzando quimrcas, es una forma exceiente rle reducrr el consumo de energa, no obstarte, una hmpteza mal hecha pudrera causar problemas serios en la operación

y

aumentar los costos drásticamente. Por ello, se

deben utilizar empresas con conocimientos claros de los equipos

y de las quírnicas

utilizadas para la limpieza. Cuando se reduce

la

carga calórica del rehervidor, también se puede ahorrar

energta eléctrica en los intercantbiadores con aire. De la mjsma fr)aneÍa, al

tasa de crculación de

la

reducr

ia

solución de amrna se puede ahorrar energía en los

urtercambiadores de aire. 1s8

Endulzamrento del gas naturai

6.7. SHPARADOR TRIFÁSICO COMO TANQUE DE VENTEO Sc recomienda instalar un separador trifásico (Tanclue de Venteo). para ia arnrn¿t rtca^ entre el absorbedor

y el rntercambiador amina-amina. Los hidrocarburos

que se disuelven en la solución pueden ser utilizados

- al separarlos - colno gas

cornbustii:le" I,a remoción de estos ludrocarburos líquidos es necesaria para prevenlr

la fonnación de espuma y el ensuclamiento, ambos mecanismos apropiados para ci

desperdicro de energía. Adiclonalmente,

el

separador debe ser diseñado para

prevelur perdidas de amlna.

S.8. PÉNUDAS DE AMIhJA I-as pérdidas de armna pueden ser un problema operacional selro \,' costoso Las ciÍias clei consumo varían entre una y cincuenta libras por MlvI pcr) cie gas Lo r-lltc oüLrrre después que la amtna sale del sistema tambrén es importante.

I-a amina

que se va absorbida en el gas tratado, pudiera envenenar el glicot o los desecantes sólidos que se encuentran aguas abajo, cle la planta de endulzamientoo lo cual representa costos elevados i, problemas operaciouales Lc rnlsrrlo oclrn'e cuando la soluctón sale del regenerador y ilega hasta la planta tir á/-Lrli'€.

La cantrdad de amlna qlte se usa debe ser reglstrada de manera nrtlnAna eilu ds converuente mantener

Lin

programa de traba.¡o. LaFig. No. 2-39, rnLrestra rni

sr':ltico util osra rastrear'el consumo de amma. En

cunsldera ¿propiado utilizar de

¡s relattvamente '-iure

Para

la mayoría de las planras :.,8

I a 3 lbs/MM pcn de gas tratado.

fácrl mantener un control sobre el gasto de amm;i, gt'aclab

¿

ei gas se imde para propósrtos de venta y la cantrdad Ccl producto que se u'nirza

5c x'eglstra con las Órdelles de compra, o manteniendo

ur control

sobre el coitstuli;.--;

t-'ir í¿ pianta. Con estos ciatos se podría construlr Lnt eráfico paru cointral'¿tr *l vclrunen cie gas tratado contra el consumo de amrna

eJ.

.2lthras/lr4i\4 pcli.

ó.8.I" PRII\CIPALES CAT]SAS DE LAS PERDIDAS Dfl AVUNA

c

la degradación cle la sohrción, 159

Ingenrena cie g&s, prmciplos y aplicaclones

o I . o o

escapes

fbrmación de espuma. ilnpurezas y contaminantes. Yaponzación, salida por el fondo del recuperador. Es probable qu: las pérdidas de solución más severas sean producidas por la

degradación de la química. Las amrnas tienden a oxidarse, se degradan por efecto de

la temperatura o por envenenamiento. Las sales estables, fonnacrón de espuma, endulzamrento pobre

y

causan corrosióu,

grandes pérdidas del producto. El

oxlgeno hace que la amr"na se degrade y contribuye a formar sales estables, se puede rnantener fuera del sistema removréndolo de la alimentación que llega al absorbedor -y'.

protegiendo todos

los recipientes de amina, rncluyendo los tanques

de

almacenamiento externos. Eso se puede hacer con una cámara de gas qlte lto contamine.

Algunas plantas requieren del uso de un recuperador para manejar los productos de la degradación. En muchas de estas umdades se pierde alrededor del 50ozo

de la amina, debido a que se va con los productos del fondo del recuperador en

ei rnomento que se hace la limpiezao drenaje.

Los escapes mecárucos, debido a corrosión

o

derames acctdentales.

aurnentan las pérdidas de amina. Muchos de estos derrames suelen ser cuantlosos.

Durante las operaciones de limpieza srrbstanciales, gracias

y mantenimiento pueden ocurrir pérdidas

a que la amina que queda

atrapada en

los sumrderos

y

drenajes no se regenera antes de a:rancar nuevamente la planta.

Cuando se cambian los cartuchos de los filtros y el carbón activacio, tambreu be pr"reden producr pérdidas cuantiosas de la amrna. Para ewtar cirenar la solución que queda en

antes de proceder

el daño, se debe

la caJa de los filtros y en el recipiente de carbón

a ca:nbiarlos. Después de drenarlos, se debe bombear

agua

desmmeralizadapara recuperar la amrna adicional retemda en los filtros y el carbón actrvado. Estas pérdidas se pueden controlar fácilmente con una supervisión cercana

del personal. 160

Enciuizailuento del gas natural

A contrnuación

se presentarán diversos ejemplos de errores que pudiero.n

haberse evitado, con el cuidado correspondiente:

I.

un traba3o de hmpreza mal hecho en una unidad nueva o

vie.¡a puede

ocasionar pérdidas de amrna considerables. En una pequeña planta se produleron pérdidas por

tls $ 120.000 durante las pnmeras

- nueva -

seis semanas.

debido a un trabalo de limpreza mal reahzado. Esa cantidad de amina deberia haber sido suficiente para trabajar durante los pnmeros seis años.

l.

Algunas veces los recipientes mal diseñados y las instalaciones no apropradas pueden producir grandes pérdidas de amrna. Alrededor de un millón de libras

dei producto se perdieron en una planta en menos de seis meses debrrio a

qLre

los balantes del absorbedor eran muy pequeños para conducir la arnina pobre que llegaba al tope de ia columna. La solución salía por la parte supenor en lugar de fluir hacia aba3o.

i

"

En otro caso, la boquilla para la entrada del líquido estaba dingida hacra arrrba en lugar de mirar hacia aba1o, por lo cual se perdió una gran cantidad de soltrción en un períocio muy corto.

-l

.Se

coltslgulo un absorbedor de gran diámetro sln el extractor de niebla-

debrrlo a que lo de3aron afuera durante el proceso ele f-abncación.

i

[-a línca para drenar la amina, en el separador ubicado a la salida

ciei

absorbedor, ftie conectada al sistema de desperrJicios, con lo cual se ¡rerdia la solucion en lugar de veneria nuevamente al srstema. J"odos estos problemas han sido encontrados con motivo de la prestaciirn de

s€n¡lclo de la empresa (Coastal Chemical Co.), y se pudieron detectar al nlspeccnt¿ii' r-i rlrseño tl ciurante el arranqlle de la planta. i-ets pér'dldas de amrna,

por lo general, se producen cuando se peilllte qtre

ia

:r-rit-lclón se contamine üon tocicl trpo de impurezas" Lamentabler¡rente i¿l arnina sr,relu

pagar las culpas por todos los problemas que ocurren en la planta. D*rallte más de treurta aiios cie operación, la empresa responsable de este trabaSo, üo ha conseguidc, rnt solo cilso donde la amina sea la verdadera responsable del prr;btrema, *iernpre fh*

ia victirna y no la culpable. 161

lngentena cie gas, pmrciplos y apircaclones

Solamente cuando la amura se carga de contaminantes

o cuando ia unidad

esta rnal diseñada, mal operada o mal mantenida, es cuando aparecen los problernas.

Las arnuras lirnpras no representan problemas.

Los operadores no deben sentarse a esperar a que llegue el suplidor de la ¿untlta a corregir los problernas. Es necesano tomar acción de inmediato para inarltener la planta en operacrón. Eso permrte trabalar a más ba.lo costo.

Los contaminantes más comunes en la corriente de gas suelen ser:

. I

agua salada,

.

afena,

ü . .

lrrdrocarburos líquidos,

urhibidores de corrosión colocados en los pozos o en las tuberías, aceite de los compresores,

parafinas

y asfaltenos, los cuales deben ser removrdos

antes de que

el

gas

llegue al absorbedor. Estas impurezas pasan a la solución de amina y producen:

. . o

corrosión, formación de espumas, pérdidas de la solución y dificultades para satisfacer las especificaciones del gas tratado.

Algunas plantas de amina, rncluyendo las muy grandes, ilo tienen separadores

de entrada, por lo cual se pueden esperar problemas debido a las impurezas en el gas natural. En algrrnas oporfunidades se necesita de'un separador

tipo filtro en sene

con la trampaparu garantizar lia remoción de todos los contaminantes. Otras veces los operadores contaminan la solrrción de la sigrnentes manera:

. . .

agregándole demasiado antiespumante, tur trpo de antiespumante que no corresponde o

cuando le agregan rnhibidores de corrosión incompatibles con la solución de amrna que están utilizando.

Las pérdidas elevadas de la solución, por lo general están relacionados con clificultades en la operación del sistema e indican costos de operación muy altos. El L62

Enciulzzuniento del gas natural

extractor de niebla, en el tope del absorbedor puede estar dafiado o tapado.. Estos tapones también pueden ccasionar pérdidas notables de la amlna. Cualrdo el absorbedor tiene en el tope, bandejas aptas para ser lavarJas con agua, se drsmrnuyen las pérdidas por efestos de la vaporizaciÓn.

Al

mamtener la amina plor detlajo de 110oF se tlislnir¡-*;-ven¡ las pérdidas.

[Jn separador instalado en Ia eorriente de gas cluice Éamblém a3ru;dará a recuperar la solución que transporta. eI BBS' la cual se enví¡t de nuevo al sistema. El uso de Lul separador bien diseñado en est$ pr*rtc, e.E; t-lrla buena urversión. Un absorbedor pobremente diseñado puede signrticer pérdLcias notables de amina y ocasiona otros probtremas operacionales en el sisterna.

Las péndidns de solución también se producen {:uando eÍ gñs á*ido es venteado a la afinósfera o enviado a una planta recupet?rJora de azufre Aigunas veces estas pérdidas son excesivas, de tal manera que se requierr; u& su:par¡:dor en la

rlescarga de lcs gases ácidos.

,,.U

mantener la temperahlra del gas áciclo ei gases de

cola por debajo de 210"F - entre el regenerador y el conclensador cle to¡re -

-y

prlr

debalo de 120"F, después del condensador, se disrnuruyen las Berdid¿,s ite nrnina"

El uso de vanas bande;as de rectificación o bande.las lar,;das tope del regenerador

y por encima de la entrada

Lrcrli

rlglril' en el

cls la *argn de raslitiit nca ai

recipiente, ayudará a disminuir las pérdidas. Para rnedir la canticlad que se está perdiendo se puede verificar, cün regrrlaridad, la cantidad de amina e$ ei re{iili*.

Un separador trifásico

Lrien diseñado con tieurpo

puede ser utilizado para remo\1er los hidrocarburos

d* residencia suficiente,

gaseos{,"'s

},iÍqutt*s {llre ilegan

con las corriente de amina nce al tanque de ventecl" Asegtrese adeniás, cle que ni)

esté perdiencio amina en las corrientes (liquiela

y gase*saj {irir? :l,rl*r: ifu: esre

recrpiente.

FORMACIÓN DE trSPUh{A La forrnación de espunre puede generar di{lcultad'*} Aumenta las pérdidas de amina. Hace más dificil el tratamiento clel gas nahnai.

r63

t$r'

f r*eÉ-{*¡

ti¡.wi;

lngenterÍa de B&s, pnncrplos y aphcacrones

. .

Ocasiona colrosión.

Aumenta el consulno de energía.

por los contaminantes presentes en la solucrón de amina. Algunas veces, el agua de restitución puede ocasionar los problemas porque lleva qurmicas, sales y otros contaminantes que prolnueven la

La formación de espuma

es causada

tbnnacrón de la espuna, Un srstema de punficactón de carbón, rnstalado en la línea rJe

entrada del agua de restltución, puede contribur a mlnhlzar estos problernas.

La formación mecámca de la espuma normalmente es sausada por las velocidades muy altas del gas y de los líquidos a través de los equipos.

Una de las mejores formas de detectar la formación de espuma es usar

una celda de presión diferencial en el absorbedor y en el regenerador. Uua presrón diferencial errátrca rndica que la formación de espuma es rnás severa. La presión diferencial también se puede utilizar para detectar daños en el empaque en el absorbedor o en el regenerador.

El perfil de temperafura alrededor del absorbedor permite detectar la formación de espuma, Cuando ocrrre formación de espuma en el absorbedor

la

reaccrón del gas ácido con [a solución de amina, se produce en la parte superior del

reclplente, cuando eso oclure, el calor generado por la reacción afecta al gas dulce que sale por el tope, en lugar de producr calentamiento de la amrn a nca que sale

por el fondo de la torre. Esto producirá un aumento de Ia temperatura en la camada de desecantes sóIidos utilizados - aguas abajo - para deshidratar eI gas o aumen tarú la carga de agua del enfriador colocado antes de la planta de glicol. Cuando se acostumbra a medir la diferencta de temperatura entre el gas tratado vs. el gas ácido o entre la aruna rtca vs. la amina pobre, se puede detectar ia tbnnacrón de espuma en la medida en que la diferencial de temperatura carnbie de lnanem abrupta.

Algunos operadores atacan la formación de espuma reduciendo la carga

de gas o utilizando antiespumantes QUe, por lo general son costosos. Ambos rnétodos resultan muy caros. Si se reduce la tasa de circulación de amina, se puede controlar momentáneamente la formación de espuma hasta que la L64

Enclulzamrento del gas natural

causa real haya sido encontrada

y eliminada. Debido a que, por 1o general, la

tasa de la solución es alta, esta técruca se puede considerar siempre al alcance de la lnano., aulque es pocas veces utihzada. En lugar de usar procedimientos costosos, la

optrmrzación de la tasa de flujo es una forma de ahorrar dinero, químicas, energía y gastos excesivos por efectos de la corrosión.

La mejor medicina para evitar los problemas con espumas, es el curdado de la solucrón de arnina. EI uso de antiespumantes no resuelve los problemas básicos

y se deben usar solamente de manera temporal hasta que las causas verdaderas sean encontradas.

El

antiespumante debe ser escogido con mucho cuidado porque algunos

productos pueden producir fornnación severa de espuma, de allí que se recomiencie

venficar previamente la factibilidad de que un detenntnado antiespumante lraga el stecto contrario.

La dosificación correcta del antiespumante, por lo generalo varía entre'5 ¿r 20 ppm y se aglega en forma ocasional y no de manera continua. El uso regular de la mayoría. de los antiespumarites, suelen ayudar a la formación de la espllma en

lugar de elirmnarla. Para ayuclar a Ia dispersión el antiespumante se debe agregar,

comente arriba, ofl los puntos de alta turbulencia tales como: en la succión de la bomba o delante de una valvula.

Para conocer las vlrtudes de rHr antiespurnante es suficiente batirlo en una

botella. Por ejemplo, llene la mitad de la botella con la solución de amina tornada del sistema y deje que todo el gas se escape antes de taparla. Después que haya tapado la botella bittala arriba y abalo, como una coctelera, alrededor de doce veces

y pongala en una mesa. Anote la alhira de la espuma y el tiempo necesario p¿¡ra que desaparezca. La espuma debería desaparecer en menos de cinco segundos. A mayor

trernpo utilizado para que desapar ezca, mayor también será

la severidad

del

problerna en la planta.

6.10. FILTRACIÓN Un mejor conocimlento de los filtros y las técrucas del filtrado puec{e ayudar

a

,Jrsmtnuu los costos de purificacrón de la amina. En muchas plantas el costo anuai 165

v

lngenieria de gos, pnncipios y aplicaciones de los cartuchos es mayor que el costo anual de la arrina, es una buena señal de que

algo anda mal.

I

Se encontró una planta de amina que estaba utilizando US $ 300.000 por año

en cartuchos

y

40.000 en arnina, 1o cual es 'sencillarnente ridículo. Parte del

problema raüca en la falta de estandaraación de los filros. Por ejemplo, el uso del térmrno micrón crea confi¡sión en ei mercado. Un cartucho nominalmente vendido

para cinco micrones podría capturar solampnte el 50% de las partículas de cinco micrones, mienFas que offo carfucho con la misma clasificación podría retener el 7

5% o el 99% de las partículas de ese tamaño. Esta confusión se mantendrá hasta

tanto los fabricantes produzcan cartuchos que retengan el mismo porcentaje de un determinado tamaño de partículas tomada como referencia para su clasificación.

Otra información rmportante que se requiere para comparar los cartuchos es.

o r . .

la resistencia a las químicas,

la capacidad para retener acumulaciones de líquidos, la tasa de flujo óptima a través del carfucho y la máxima presión diferencial que puede tolerar antes de que se rompa.

Algunos cartuchos son mucho más costosos porque liberan los líquidos en el srstema a presiones diferenciales muy balas, con 1o cual se aumenta

el costo

del

tiitrado.

Los costos Juegan un papel rmportante en la selecctón del cartucho. El costo i-c:.ri del cartucho está determnado por el valor de cada galón filtrado incluyendo la rnallo de obra y el monto necesano para deshacerse del carfucho utilizado.

No se puede ver tuucamente el costo irucial de la unidad. La iuversión real ,olatneute se puede detenmnar en la planta. El usuano debería ponerle más atencrón ¿ la vrda útil del eiemento y a la capacidad para filtrar, en lugar del costo directo Uri cartucho que dure mucho ttempo en servlcro mrnimrza los costos de lnarlo de ¡bra para reemplazar\o y para deshacerse de la basura. Ello indica qlle, rnuchas veces, lo menos irnportante es el costo drecto de la urudad. También debe tomarse en cuenta que, en muchas ocasiones, los operadores a falta de tiempo para cambrar el cartucho - deciden abnr la desr,'ración ("by-pass"),

con lo cual rurnca se conoce la vida útil real del carfucho. 166

', ,

Endulzarniento del gas natural

Los sólidos en la solución de amlna causan ensuciamiento, formación. de espuma y taponamiento. Esto, a su vez, produce pérdidas de amina, erosión, corrosión y dario en las bande.¡as o empaque de la torre de absorción y en el regenerador. Para mantener la solución de amina y el sistema, operando a máxirna eficiencia, los sólidos deben ser remoüdos por medio de filnos. Los sólidos que taponan el carbón activado en el sistema de purificactón acortan la wda útil del carbón y la eficiencia para remover los contaminantes de los líquidos. Por esta razón, el filtro para remover los sólidos del sistema debe estar colocado aguas arriba

del sistema de purificación

ele

carbón activado- Algunas compariías colocan el filtro

aguas aba¡o del sistema de purificación para caphrar las partículas de carbón que emrgran, pero es mucho más efectivo y económlco diseñar el recipiente para rmpedir

la mrgración de las partículas de carbón.

El tamaño de las partículas sélidas es también importante y se suelen medrr enmrcrones. Unmicrón es lamillonésimaparte del metro: 104 cms :3,93'7 x l0-5 pulgadas.

Los carfuchos, por 1o general están disponibles para rangos de I a 150 micrones, Cuanto m¡is fino sea el nivel de micrones seleccionado, más caro será la respectiva filtración, tanto en términos de precio como en la reduccién de la vida útil

del elemento. Deberían utilizarse cartuchos con un rango de 50 a 7 5 micrones o más. A medida que las partículas más grandes son removidas se pueden utilizar elementos para diámetros de partículas mas pequeños, hasta que se eliminen las partículas nocivas. Comenzar con un tamaño de partículas de cinco micrones en un srstema que no haya sido :

filrado por un período largo de tiempo, resultana muy

costoso, Timbien es costoso no filnar la amin4 aunque se sabe que algrrnas plantas

tuncionan sin f,ltro por un lapso prolongado. Cuando se permite que la arnina ensucie dernasiado los costos de operación

y los problemas

se

aumentan de manera

considerable, por lo cual es bueno tener presente que la filtración apropiada es una buena rnversíón.

AlEuros carfuchos causan problemas operacionales en las plantas de amina. Los elementos hechos con papel o productos que han sido químicamente tratados. I I

I

t I

167

r I

Ingemeria de gos, prulctpios y aphcaciones pueden producir espuma en la solución. Los carfuchos que trenen goma o cubienapueden ser destrurdos en el servrcro de amlna.

il,| petróleo, la lana virgen y

los

productos que son utilizados para remover el petróleo o blanquear el algodón pueden producir espuma si el fabricante del cartucho no sabe cómo preparar el elernento antes de usarlo. Algunos carfuchos no tienen

la estabilidad

requenda por el servrcro de anuna. La selección arbitrana de un cartucho

ténnlca

y Ia tasa

de tlqo aplicada puede resultar muy costosá.

I

La tasa de flujo depende de las siguientes variables:

ü I . ü

I

I

del tipo de cartr¡cho, del nrvel de tamaño de particula (mrcrones), de la viscosidad del fluido,

longrtud y diámetro de la partícula en el elemento y de otros factores.

Un experto en filtracrón puede bajar los costos de los filtros (ca¡as I cartuchos) y meJorar la eficiencla de la remoción.

La ubicación de la reuroviendo

caJa

del filtro también es rmportante, si la planta

está

IüS, es bueno colocar el filro del lado de la amlna pobre, para proteger

a los operadores. En el lado rico de la amrna, el sulfrno de hidrogeno puede causar problemas en el momento de cambiar los cartuchos, debido a que el HzS, puede procir-rcrr tgnrción espontánea cuando entra en contacto

con la atmósf-era. Muchos

¿ccrdentes se han producrdo por esta causa.

Algunos operadores cambran el elemento demasiado pronto cou ¿utnentan drástrcamente los costos de filtración. Por lo general,

lo

cual

ur cartucho de 20 a

.jU rtrtcrones se alusta bien alaremoclón de partículas. La escogeneia de un suplidor

tdoneo de filtros con una ampha vanedad de elementos es una decisión sabra.

Otros ttpos de ststemas tiltrantes está,n disporubles. Los frltros preabngados

i.'precoat") utilizados por algrrnas compariías, deben ser nspeccronados curdado porque,

si no se usan de manera

problemas en la unidad de arnina.

1ó8

con

aproprada, pueden ocasionar serios

Enciuizamrento clel gas natwal

Al

consrderar los aspectos económlcos, tenga presente ei rmpacto sobre. el

rnedro filtrante, las pérdidas de afirna, la disposición del suclo

y los costos de mano

de obra. Lcs filtros de drscos grabados ("etched disc") tienen una capacrdad de r.enrocicln de sólidos excelente, hasta de menos de un mrcrón, ehntutau las perdrdas

y pueden operar con poca supervtsión y menos costos de mano 'Je obra Este trpo de filtro, eil el largo plazo, es - por lo general - la me3or inversión para la rnay'oria de las uudades, en la soluctón de problemas y remoctón elevada de

t1e amma

sohdos. Los filtros de disco grabado, han stdo utihzados durante más de tres años en plarrtas g¡andes

y se siguen rnstalando

muchos más. Los filtros

de arena

pueden

reulover pequeñas particulas de luerro y lodos de hldrocarburos, a bajo costo. 6. I

I.

FILTROS DE CARBÓN ACTIVADO El carbón activado ha sido utilizado por más de treinta años para lnnprar ias

soiucrones de amma.

Al

eirmmar los hidrocarburos se reduce

la fbnnacron

de

espuma con mayor eficrencta, asi como los rnhibidores de corrosiótr, el acerte de los

compresores

y los otros contamrnantes que entran con el gas.El carbón actlvado

rambrén ayuda a dismlnur la corrosión, al ehmurar algunos productos degradantes

t'llte contienen ácidos. Sur cambiar las condicrones del proceso, el consruno de arruna se ha reducido más del 70 por ciento, con un punficador de carbón urstalado en el slstema

El recrpiente que contlene el carbón puede estar colocado tanto del laoo tle ,,nnnla rlca como en el sector cle la amma pobre. Como los

Ia

filtros, un punficador de

¿arbon ubrcado en la zona de paso"de la amrna nca puede ocaslonar problemas en el

rlloinenio etl que se catnbre cl carbón, debido a rlitii--

rJe

La

presencra de FllS.

Al urstalar ei

carbón del lado de la alnlna pobre se contnbu-1,-e a ehmrnar este probierna.

Corno se recordará,el HzS puede generar rg¡uclón espontánea en el nromellio Je c¿irnbrar el filtro, cuando entra en contacto con el arre. Esto ha producrdo lnuchos

ricutes. El operador deberá tener curdado de no dejar, a la rnternpene. ius ,;urtuchos usados de los filtros, debido a que se puede generar ul urcerrdrr¡ en ."icc

cLraloitrurüIl coll 1o cuai se generan la mayor parte cie los problemas en las opei'acione-c

ic'

-,isigmo" tales corno: lbrmacrón de espuna taponamlento clc rnuchas otl"as "v ciei Ic:i srstema tiitrüs ')¿¡rt ir¡eo&nrcos, váivulas, rntercarnbradcres, etc.;. 1"i;. ;:,ri Litia oportuurdad hubo que parar la i:ianta a inerios cie una hol'a de iraberla .;-.,;tcado. debiclo a clue el carbon se dlspersó en cl ststelna y taponó cornpletamente ii),::, rtlt(-:rcalnbtadores.

Las bt'ilas

ie

*erain-ica

de dl¿unetrc v¿rriable o la

srava

.:il¡ririiarit los problemas ocasionadcls por el soporte rje carlrón :¿ntraelta. ,:"

i r,." VELOCII)AD SUPERFICIAL

tN LflS F'ILTRüS

i-a vCIiocldaci superfictai es otra de las vanabies ultporialltes. Se exprEsa etl

rlul .\ ple: de secclorl transversal. A lnecJicia qlrc se ninne¡rta ia v'elocrdatl sutrerfictai ia longituci de ia c¿rmaCa dehe aunrentarse para proveer un trcnlpo cie ,.:iiis,

ic

i

srcielic la aceptable.

i 7t]

Enduizamrento ciel gas natural Se necesita un tiempo de contacto de 20 minutos, entre la solución de amina y

el carbón activado para gararúrzar una buena punficación

y

alargar [a vida de la

camada. Cuzurdo la altura de la camada es pequeña se suele regular el caud al

a l0

ó

5 gals,'pie2 x mur (gpnvmrn). Cuando la velocidad es alta y hay poca altura de camada, la eficiencia erl la a¿lsorción disminuye )' se requiere de catnbios tnás tiecuentes del carbón activado. Con un buen diseño del recipiente la velocidad superticial debena vanar entre 2 y l0 gals/pie2 x mlrl (gpn/rnm), (Fig. No. 2-4 l). I

Ó.I

I.2. CAF{ ALIZACIÓN DE LA CAMADA DE CARBÓI\

La canalizactón de la camada - lo cual ocurre con frecuencia - impide que se produzca un buen contacto entre la solución y el carbón. La canaltzación se produce c-trando tra velocidad superficral es baja, cantid¿rcJ

lo cual oclure cuando se bornbea Lllta

de solución mucho más baja que la que se ira previsto en el diseño; ell

cstos casos se puede usal un distnbuidor del líquido en el tope del rectptentecolocado a la altura de la línea de entrada de la solución o por deba¡o de ella. {r.I 1.3. ESCOGEI\CIA DEL TIPO DE CARBÓI{ .l'arnbién es importante la escogencia del tipo de carbón. Algunas ernpres¿rs ur

rlrzan carbón de madera, pero esto ha ocasionado muchos problemas. El

ililrbdn de nradera tiene una clensrdad bnrta entre I 5 t-t\z{itr por la cual

y

17 libras por pie curbico.

flota en el aglra. Cuando el carbón actr\,'ado flota en el recrpiente r

por encuna de la linea de entrada, de¡a de traba.¡ar a lcls efectos de '¡i:riiicaülou. Tanrbién es muy suave y con trecuencra pulverizable. rL. ;:brca

ia

No es recomenciable transportar el reclplellte rie sde la pianta prevrar irenie ilelru con car"bón de madera, porque el carbón se tiactua dur¿urte el trallsportc i-¿rnrbren se íompe cuando la alnlna está en sen,rclo., especialmente con altas i,elocrdades superllciaies. EI polvo de carbón se drspersa en la arnrna y' geuera probiernas. Este polvo forma

mezcla con la aparrencra de rura €trasa clensa. iu cual ,Jificulta las labores de cambro de la camada. Cuando se utihzau rnalias en ei recrpiente

LLna

el polvo y la grase las taponzut oblrgando a cenrbiar ráprdarnente t:i

carbón

t7l

ingetuena de gas, prmclplos y apircaclolles

o

= o o 1O '=o

(\r

O O

ó cr) :X

.o\-'l

$ ?J '=()

ba c0) :f

t-

:EH U]-O_ EE o- (D

O

c(-

:o ñ

p

6(-

o o ()

o) CU

.9,

0) t-

\(U

c) jo C\¡

o 'ñ_

ro-

OE #t

r(U

Yo)

c\l

.:J

.P

\.(F

l-

CD

t.E fit

tL

()

q¿

€g

zoF

o -C,

O O

o r

r O

oqcal ep erd rc¿H O¡nd 'uqlsoJd ap Bple3

172

,Endulzamiento del gas natural

1.

Algunas compariías han

tratado sin éxito de usar un carbón con una

densidad bnrta de 30 libras por pie cúbico y un tamaño de la malla de 8 a 30 agujeros por pulgada (S-30 mesh) cuadrada y una velocidad superficial de

l0

a 15 galslpíez x min. Debido a la alta densidad y el talnaño pequeño de las partículas, este carbón activado se comporta mejor cuando la velocidad superficial está en el rango de2

2.

a4

gatslpie2 x min

(gpn/pifl.

Debidc a problemas de rupturay ala dispersión del carbón en la solución se suele agregar un filtro mecánico a la planta colocado aguas abajo del

filtro

de

carbón, para atrapar las partículas dispersas. En un buen diseño es mejor

colocar el filtro mecánico aguas arriba del filtro de carbón, con el fin de remover eficientemente los contaminantes.

Los probleroas asociados con la ruptur4 disolución y flotación del carbón se pueden resol"ver de manera significativa usando carbón

de alta densidad, gran

tamaño y carbón mineral.

El carbón activado qu€ tiene el mejor comportamiento para el diseño de recipientes es el de 5 a 7 mesh, con 30 tbs/pie3, debido a que es más pesado que el agsa, no flota. Gracias a la mayor densidad bruta, el recipiente recibe el doble de la

cantidad que aceptaría con carbón activado hecho de madera Con mayor densidad

bruta y ufilieando un matenal más duro, el tiempo de rnda util es mucho mayor, rmentras que la caída de presión se mantiene más o menos igual. Ya que el carbón de madera produce mucho más polvo la diferencial de presión a través del recipiente aumentará más rapidarnente con este producto.

6.LL.4, SISTEMA PURAMINA

El sistema de purificación de carbón hramrna, de Costal Chemical Co., esiá diseñado con la línea de entrada al reciptente cerca del tope y la línea de salida cerca del forrdo, para aumentar el tamaño de la camada. El recipiente tiene mallas que no permiten péreiida del carbón. Está diseñado para lavar la camada con aglra

limpia y rcmover el polvo después que el carbón haya sido cargado en el recipiente. Dependiendr: de la operación

I I

-v

el diseño de la unidad, algunos recipientes contienen 173

lngemena de gas, prmcrpros y aphcaciones Lnr

distribudor para prevenir

la canaltzación a través de la carnada. El diseño

penrute cargar y descargar la camada rápidamente

.

El sistema Puramura está diseñado para maneJar desde el 2oA de la tasa de ctrculación de la amina en sistemas grandes hasta una tasa total en sistemas

un buen diseño de recipiente y carbón acfivado de

pequeños. Usando

buena

calidad, el recipiente puede ser operado durante doce meses o más antes de que se necesite cambiarlo, No obstante, si el carbón nunca ha sido utilizado en el ststema de arnina, pueden ocurnr los problemas más frecuentes durante el lapso en

amina. El carbón debe ser cambiado cuando la caída de presión zlcanza el nivel estimado o cuando el color de la amina ernpieza ¿ iimpia la

qLre se

ponerse obscuro. Es siempre meJor comprar

ur

ststema de punficación de carbon

sobre la base del comportafiuento en lugar del precio rnrctal del producto. Una vrda

iarga ba.¡ará el costo anual prorrateado, así como los cargos correspondientes

a

rnano de obra y disposición de residuos. I...i I.5"

REGEI\ERACIÓN DEL FILTRO

I-a regeneración con vapor para relnovel ios corlt¿unmanies rle la carnada iiurrrraiincute no es muy costosa. Por lo general, el vapor no puede rculovei'- iler

:,i¡[üri]ii poroso

-

los colttamurantes

pesaclos. Para remover ir-ls contanuilarltcs

,,,--;¡d(is eie ia canracia porosa" ei vapor debe estar 50"F por encinta del punto de :'ir,it'r-i¿Ufi-, r

r de los crl;lttanttuaittes

y

esta tentperatura ¡e lleUe ma¡rtetrer prJr v'anas

¡ü{'i..:r.

\/ii cllte [a tuayclria -ir.,

cfe {zrs piantas solamente drsponen de

un srstema de vapol'

úafü ¡;resrÓn ei exito probable en la regeneracli)n., []or io generai, es ba1o, Debrcio

I ,t,in' iüs coutarniltantos normahnente se encueirü'erattra: 120 oF Tomada cc¡n fecha A7/O5/9L Conponentes co2

Porcentaje

r -C4 n-C4

4. 6793 0.0060 0 .2500 70.7L87 11. 1882 7.9681 1.0798 2 .4A96

r -C5

0.6499

n-C5 n-C6 n-C7 n-C8 n-C9

0. 5399 o. 3199 0. 1500 0.0200 0.0100 100.0000

E2S

I

N2

I

i

L.L

i

1

C2 LJ

t

DloJ-ar

I

Características del gaa natural 0.818?5 Grawedad específica 23. 71335 Peso molecular 677 .75775 Fresión seudocrítica 424.44305 Tenperatura Eeudocrítica 666.80981 corregida Pre. seudocrítica 4L7 .58734 Ternp. ser¡docrítica corregida 6.85571 Factor de corrección por acj-dez (CPM) 18. Contenid.o líquido 89845 {C1+) 6.93967 Contenido líquido (GPM) (C2+', 3. 95426 Contenído líquido (GPM) (C3+) 1300. 11975 VaLor ca]-orífico bnrto Valor caiorífico neto 1181. 7?808 g2S Contenido de 50. 00000 Contenid.rr de E2O 91. 48160

:{

t i

i I :i

.* 1

II

2.19080 0.35244 0. 75796 o.23725 0. 19508 0.13126 0.07353 0. 01021 0.00562 3.95426

Lba/Lb. mo]. Lpca. oR

Lpca oR oR

gal/1000 pie3 ga1l1000 pie3 gal/1000 pj.e3 BTU/pie3

BrU/pie3 PPmrv

lbe/MM pcn

Las constanteg para J.os cá].cu].os fueron tomadas del GPSA (87) ¿ P = L4.696, T = 60 o!' y VoJ-. moJ.ar = 379.4836 pie3/lb¡¡rol.

i I

i

',t 1

:,.1

245

'i

;t

#&*-**.

Contenido Líquido

-

:

Lngeruena de gas, pnneipros y aphcacloiles

labla No, 3-10. Análisis

de ta muestra de gas natural de salida,

z O7 /05/91 Muestra: Gas Du].ce Temperatura: 130 oF Tomada co¡x fecha 07 / 05/ 9L

Estado: Monagas

Feclra

Connponentes

Contenj.do Líquid.o

3. 7500 0. 0004 0.2518

co2 N2

ir20

.2496 .2272 11 .2686 I .0260 1.0875 2.4269 0.6546 0.5438 o .3222 0.1611 0. 02010.0101 100.0000 o

7L

J-

t-z

¿-C4

n-C4

i-c5 n-C5 n-C6 {t..v

CORPOI/EN

Presión: 1200 lpe Frofundidad: 0

Porcentaje Mo].ar

H2S

{-

En4>resa:

I

n-CB * -r'o

t

2 " 20656

.35498 0.76340 0 .23896 0.19549 a . L322L 0.0741,4 0 .01027 0 .00567 0

x 3.98268

Caracteríeticas del. gas natural 0.81148 ürar¡edad específica Peso molecu].ar 23. 5030? 580 . 22852 Presión seudocrítica 425 . O9L22 Teng>eratura seudocrítica 67 L " L8427 Pre. seudocrítica corregida Temp. seudocrítica corregida 419. 43927 5. 65195 Factor de corrección por acidez ContenJ.do liqu5.do (GPM) (c1+) L9 .03432 Conter¡ido ]-íquido (cPM) rc2+l 6 " 98955 Contenido líquido (cB{) (C3+) 3 " 98268 Valor calorífico bruto 1309. 43005 Val-or c,a1orífico neto 1190 .24036 Contenido de E2S 4. 00000 Contenido de EzO 118. 475LO

i,lcs/f¿ " mol Lpca oR

Lpca oR oR

Eat/1c00 pie3 gall10CIo pie3 gaL/L000 pie3 BTU/pie3

BIU/pie3 PPm'V J.bs/MM pcn

Las constantes para los cá].cu]-os fueron to¡nadas del GPSA (87) y Vol. molar = 3?9. 4836 pie3,/IbmoL. aP=14.696,T=60oF 246

:

|r'

¡:

i$: llsi.i*$tr !:

]'!ffi

Enclulzamrento del gas natural

Tabla fr{o.3-11. Análisis de la muestra de gas natural de salida. Estado: Monagas Eqrresa: CORFO\IEN Presión: 1200 lpc Profundidad: 0

Fecha: 07 / 05/ 9! Muestra: Gas Dulce Ternperatura: tZO oF Tomada con fecha 07 /O5/9L Componentes co2

Porcentaje Molar

Contenido Líquido

3 " 7500

c1

.0004 0 " 2519 o . L927 7 L .2693

\¿¿

tL"2753

c3

8.0308

r -C4

1. 0882

2.20788 0.35518

n-C4

2.4284

0

i -c5

0. 6550 0. 5441 a .3224 0. 1512 a . 0202 0 .0101

0

H2S N2

É20

n-C5 n-C6 n-C7 n-CB

n-C9

0

.76388 .23911 0.19660

t3229 0.07418 0.01032 0.00567 x 3.98s10 o.

I 100.0000

I I

i I

Ij '!

Caracteristicas de1 lfas natural 0 .81158 Grawedad específica 23. 50585 Peso mo].ecular 678.78284 Presión seudocrítica 424 . 667 36 Temperatura seudocrítica 669. 7 4878 Pre. seudocrítica corregida 419.015¿1 Temp. seudocrítica corregida 5. 65195 Factor de corrección por acídez 19. 04565 Contenido líquido (cPM) (C1+) Contenido líquido (GmA¡ (G2+'t 6.99375 Contenido ]-íquido (GPD{) (C3'{-) 3.98510 Valor caJ.orífico b¡nrto 1310 .2L240 Valor calorrfico neto 1190. 95154 Contenido de EzS 4. 00000 Conteni-do d€ E2O 91. 48150

Lbs/Ib . mol Lpca oR

Lpca oR oR

gal/1000 pie3 gal/1000 pie3 gall1000 pie3 BTs/pie3 BTs/pie3 PInn,

v

lbs/MM pcn

t I

I I J

t

t

1

constantea pana J.oe cá 1 ar:,J-os fueroa tomad¿e del GPSA (87) a.P = 1{.696, T = 50 o!' y VoJ.. ¡nol-ar = 379 -{835 pie3/Ibno1.

La.s

J

I

t ::.

-¿

247

:

=1

:

lngeruena de gas, pnnclpios y aphcactones

Tabla l{o. 3-12. Condiciones de entrada y salida Cel ges en cada a

bsorbedor

.

Componentes

Entrada 7o molar

Entrada lb.nnol,{ll.

Salida 7o molar

Salida

lb.mol/hr

Hzo

0,0000

0,0000

0,2496

47,70

Hzs

0,0060

.1,l5

0,0004

0.08

caz

4,6793

I

3,7500

692,31

E(H2.S+COZ)

4,6853

N2

0,2500

48,04

0,2519

48,04

C1

70,7lg7

13.588,39

71,2271

13.598,39

C2

1

1,1 882

2.148,78

ll,26g6

2.149,78

Ce

7,9687

1.531,16

8,0260

1.531,I 6

íc¿,

I ,0

798

207.48

1,087 6

207,18

nc4

2"4A96

463,04

2,4269

463 "00

iC:

0,6499

124,,88

0,6546

124,88

nc5

4,5399

103,7 4

0,543 g

103,14

C6

0,3 199

61,41

0,3222

6t ^47

C7

0, I 600

30,7 4

0,1 61

1

30,7 4

Cg

0,0200

3.,84

0,0201

3,84

Ce

0,0100

tq)

0,010

tg)

899, I

4,0000

L)¿t

tr

cio 95,314i

Total HCs. Total

96,0000 19

19 A54 53

.214,7 0

Gas ácido a rettrar'.

COr -

HrS :=

% HCss¿i¡¿¿

Factor

96,0000

*- 1 ,0ü? 19

HCss¡¡¡¿¿¿

95,3147 2-18

Endulzamrento del gas natural condlción criginal y del gas tratado, con la cual se puede establecer el balance molar'der srstema. No se considera absorcrón de gas en la solución.

La Tabla No. 3-13, cletermrna la factrbilidad de que el gas, ala entrada de, absorbedor pueda condensar ludrocarburos, en caso de que la temperatura se equrtibrar a las condrcrones ambientales. Es eüdente que, a 1214,7 lpca y 90"F, es factible que cotrdensen hidrocarburos líqurdos

denfo del absorbedor de la planta modelo, lo

a

s,

cu¿i

generana fbrmación de espurna y otros problemas.

La Fig. No. 3-l más nco

l,

establece una comparación enfre los diagramas de fbses del gas

y el más pobre que,

evenhralmente, pudieran llegar con la alimentación. S.

deduce que, mienffas la planta esté operando

a 120"F, no se esperan problernas;

po.

.lebajo de 1 10"F, ya es factible la producción de condensados y, por debajo de 88oF,

lc¡

rnas probable es que hayan condensados. Todo ello depende de que la composición del tras sea representativa.

La Tabla No. 3-l4,nos presenta el calculo de las presiones parciales a la enffad* t5ó.912 lpca) ule

y ala sahda de la planta (45,556);

de donde se puede observar el rmpacto

la presión parcial del gas ácido. Eso permrte saber si, en efecto, la selección de

slstema

MDEA+

Al

u'-

es Io más aconseJable.

fonal del capítulo econtrará las Tablas que le permrten verificar la factibrhdat

de utrllzar Lm determlnado sistema para el endulzamiento del gas natural (Figs. Nos 324 ala 3-27)

5.1.3. Parámetros principales del absorbedor Presron: 1.200,00 lpcm

Caudal del gas: 175 MM pcdn, cada absorbedor. Catrdal de la solución: 342 gpm No. de platcs de burbu3eo:

l0

Dránetro: 90" Temperatura: Tope I 30"F Gas de entrada: 120"F

Fondo 150"F

249 É .i¡ü**

v

Ingeruena de gas, pnncrptos y aphcactones

T'abla N{o, 3-1"3. Determinación del estado de ilna rnezcla

de

hidrocarburos" Presión: LZl4,7 lpca Temperatura: 90oF Componentes

F-raccióu

molar

Consta¡tte

?I¡

/ [i¡

zi"

Ki

,rKi,

Hzs

0.00006

0,72149

0,0cü0

0,0000

N2

0,00250

3,7 4245

0,0ü07

0,0094

C1

a,7 a7 19

1,99772

0,3 540

1,4126

coz

a,a4679

1,35026

0,4?,46

0,0631

C2

0,1 I 187

0,81 923

0, t 365

0,091ó

C3

0,07969

0,42770

0,1 Eó I

0.0340

t-c4

0,01080

a,26934

0,0401

0.0029

n'c4

0,02410

0,22354

0,1 078

0.00s4

r-C-5

0,00ó50

0,1

390ó

0,ü468

0,0009

n-C5

0,00540

0,12001

0,CI450

0 0006

C6

0,00320

0,0ó560

0,t¡488

0.0002

Ct

0,00160

0,03609

0-(¡4,44

0,0001

Cg

0,00020

0,c) [ 998

0,0 I 01

0.00ü0

$

C9

0,0001 0

0,c1i 10

0,ú090

0,00üu

f

cto

h ffi

s& +¡S

,.¿[

t

I¡

rF'

h 'i

r-

z

1,00000

25t) iE-' r.

- i,có39

I

=

I

"6208

EnCulzamrento del gas natural

Tabla No. 3-14. Cálculc de la presión parcial en una muestra hidrocarbN¡ros.

PRISIÓX TOTAL: L.2t4,7 tpca

yi*P

Compo-

Fracción

nentes

molar en l¡¿

molar en Ia

entrada

entrada

Hzo

yi*P

Fracción

0,001927

2,341

HzS

0,000060

0,073

0,000004

0,005

N2

0,002500

3,431

0,002519

3,060

C1

0,7

07lE7

859,020

a,7 12694

865 ,7 09

Coz

0,046793

56,939

0,03 7 5A0

45,551

C2

0,1 I 1 882

5,903

0,1 1 27 53

136,961

C3

0,079687

96,796

0,080309

97,550

0,01 0198

l3,l 16

0,01 0gg2

I

n-c4

0,024a96

29,269

0,024294

29,498

r-c5

0,006499

7,894

0,0065 50

7

n-Cq

0,005 3 99

6.5 58

0,00544

I

6,609

C6

0,0031 99

3,996

0,003223

3,915

C7

0,001ó00

1,944

0,00 1612

1,958

0,243

0,000202

4,245

0,121

0 000101

0"123

.214,7

1,000000

I .214.7

j-c+

13

3,2

l8

,956

rs-Có

Cg

Cs

0,000100

clo \.-

)

.Ct.-**

1,000c00

1

2sr

de

.".f..=:*l+,.,' -i

t

I

lngemeria de gas, prurciplos y aphcaciones 5, 1..1.

Parámetros principales del regenerador

Presión de la torre:

I lpcm

Presrón de los gases de cola: 6 lpcm

Caudal:

4a5MMpcdn

Fio. de platos: 22

i)tametro. 90" f enrperalura: Tope 200"F Retorno del reflujo: 120'F Salida del fbndo . 242 - 245"F

Armna nca 205"F

5.1.5. Carga molar con la cua.l se desarrolla eI diseño

Q_

:

35CIx106

t37e.4836)(24)

-

38.429,411b.moI

lhr

19.2L4,72 h.mol&r en cada absorbedor.

V,,r.,r*-

-

379,4836 lbsAb.rnol

Observe, en la Tabla No. 3-12, el número de moles que llegzu a cada tore rotal a la salida. Por diferencia se podrá obtener el gas ácrdo removtdo del sistema.

5.2. Gas ácido removido Para el COz: 899,1 r-i

:

-+

de la corriente

I - 69231 -

206,8 lb.mol/hr, en cada absorbedor

13.6 lb.mollhr, er la planta.

[:s evrdente que la solucrón de amura, retiene el23aÁ del dróxidc de carbono:

{.}

{899,1 1Xü,23X2) F)ara

-

413,6 lb. moli hr, en ia pian{a

ei CO: rernanente:

{J --: {899"1I)(0,77)

,* 692,31 lb.rnoli hr-encaúaabsorbedor

Para el HzS:

tlrs: (i,l5 - 0,08) _- i.07 lb.mol/hr, en cada absorbeciot't*J .'. { 1,07) (2) - 2,761b.mo1/lu, en la planta 252

-v-'

el

Endulzamiento del gas natural Cas ácido tCIal: (COz + H2S)- (206,8

+

1,07)

2:415,74 tb.mol/tr,

en [aplanta

Cias ácido removido:

a-

+ 2,1{: :41 5.74 lb. mol/ hr x planta

(2X899,11X0,23)

5.3. Conüenido

¿1. T -

de agua en el gas: (Ref. 6; pág.

204)

I20"F

\try'

- (y.,,, ) (Wc,.,r,

\try'

* (0,046?93)

(120) + (0.9532) (90,71 =92,A7 lbs

- 1.788,761b.

mol

) + (y,,,, ) (Wc, rrc )

/ M pcn

I dia

-74,53lb.rnol I hr; en la planta

-37,26ib.mol lbr;

en c*da absorbedor

'l' : i30"F

b.

W. = (0,0375) (165) + (0,9625) ( | 17,43)= I I g,}llbs / MM pcn

-

(l l9jzlx3ry-4'I?)

:

47 ,671b,

(24)(t S,0ls)

/ hr x pranta

mol / hr x unidad

Tómese ,igual

c.

= 95,34ólb.mor

u

47,7

lb-mol¡lr

e,n cada

abÉorbsdor (Ver tabb 3-12; pag. 245)

Agua abüorbida por el gas en el absorbedor: 47,7 lb.moVtr, en el absorbedor;

95,4 lb.molltr, err la planta 206,A3 gals/lr. ; 3,43 gpm.

5.4. ns

*

Gas remgnente 19.214,71

- (899,1 1Xü,23) -

1,08

1- 47,7 *

19.054.53 lb-mollhÍ,

absorbedor

{,)*

-

173.54 1.202,2 f}cdn,

psr cada absorbedor

Taffibien pudiera calculanse corm sigue:

()r:

(19.054,53) (37q,4863't (24)

:

173,54

x l0ó pcdn

2s3

por

cad'

lngeruena de gas, prmclplos

f.5"

),'

apircaclones

Presión parcial del gas áciclo

ir Componente

PP entraeÍa

FP salida

COz

(1214,7 X0,04793)

56,839ú

(1214,7 X0,0375)

45,589

F{zS

li2l4,7)(6üx104)

0,0073

{1214,7}{4x10t)

0,c05

5ó,9120

5.6"

45,594

iVloles de amina a la salida del absorbedor (n^*]

5"6.X. Sigdendo el c¿ílculo convencional It¿loles de gas ácido (ngur) glu,u,

+

:= (20ó,8X2)

2,L6 _ 415,76 lb.moV hr x planta

de gas ácido

Moles de zuruna (n-n). i-la¡r,

415J6-:- 03

_

_

1.385,86 lb.moV hr

x pianra deMDEA

"1-

5.ó.2. Considerando una absorción de un mel de gas rácido por cacla 3,4 moles

cle

MDEA, resultaria n,,,,,'=(3,4)(41 5,76)^1.413,58

*

lb.mol lhr x planta

706,79lb. mol I br en cada absorbedor Cantldad de solución requenda en la planta (W*,r, lbsrhr):

(1.385,8ó)(119,16)

\\,' , = s()t

0.5

=330,278,15 lbs I ltr x plaiita

Peso molecular de la amrna: Mmtga

Cantrdad de solucion

:

1

l9,16lbs/ib+nol

a] 45% p/p, concentración míruma con ia cual se puede

lraba-¡ar

r -!tllü!:i!¡: v^v[rsqq'1 I - 6e2,31 (o.3xo/t)

3óó .sss. r 5rbs

: I 83 .497 ,57 lb.mol I llr en cada absorbedor i

.'!

2s4

t

jv x pla'ra

Endulaffient$ del gas n*tnal,

5.7.

Tasa m¿fuica de la solución

5.7.t. Gas ácido (Wu") Wnu

:

(2Có,8X44,01X2)

+ (2,08)(34,08) :

18.238,7 lbs/ hr

x planta

5.7.2. Tasa másica de la solución rica (Wr.)

:

W,,

i6ó.995,15lbs/ hrdesc¡lucion + 18.238,7 _ 385.233,85 lbs

lhr x planta

5.7.3. Tasa másica de la solución pobre ffiro)

-

W,,,

366.995"15

+ (3.463X44,01) _

367.147,55 lbs/

hr x planta

La solución retiene 3,463lb.mol/tn. de CO2 después de la regeneración.

5.8.

Caudal de solución Dexrsidad de la solueión al

i'

,,r,,

p ,,,¡

50"

p/p

(p

".):

= I'035

: ( I ,ü3 5) \62,4) -

64,584 lbs

i pie3

5.8.1. Caudal de soluciór {1,,,, Bpm), por el método convencionat (Ver punto 5-2)

tlr*r .,

.278.,15X7,48) _ \- - ':: (i30 637,54 gpm ''r

(64,594X60)

5.8.2. Calculando el galonaje con la absorción de gas ácido, (Ver punto 5.21. ("1 Ll

15,74X379,18361

*.,i

_

(3,85 X60)

6g2,9g gpm vs. 6g4 gpm

Usando una concentración por peso del 46,70^ p/p en la solución de amma, trbttetre el galonaJe reportaclc por los fabncantes. (W*r, del punto

5.9.

t

Ternperatura promedio en el absorbedor

I

l

I

130

+

148-5 1-

:

t

Tp-

'|

T emperaLura del tope: 130,0"F

¡

139,25

=

140" F

I I

¡

f

] I

I t

2s5

¿.

.s,... .._

_

5

.6.2)

krgeruena de gffi, pmslplos y aphcaciones fernperatura del fondo: 148,5"F

5.10. Calor específico promedio del gas Cp _. 0,68 BTU4bs xoF

5.11. Temperatura de la solucién a la salida de la torne 5.11.1. Siguiendo el método convencional

Caudal de gas:

Q*

3,61x 130 - i20x0=9s) ' x :':'CEñqe4)-- (3s0 t 0ux2

6.t6g.76s,0 BTU/ hf

Calor de reacción:

:

Q,-,,, Q*,

(899, I

I-

692,31)(2)(44,0 I X825)

r, =: (2,I58X34,08X820)

Qr.*

_

7.092,2

15.01

+

:

60.306,6

:

1

5.0 17 .092,2

60.306,6 BTU I br

-

6.169.765,A

Calor especÍfico de la amin4 Cp a

_ 8.907.633"8 BT{,/ hr

T: 14üoF: 0,89 BTUnbs xoF (Páe No, 272)

a- (w) (cp) (Ar) AT

:

8.907.63 3,8

_

27"F

(366.995,15X0,89)

Temperatura en el fondo del absorbedor:

Tr :=

tr

30

+ 27 :

L57" F

5.1 1.2. Considerando Ia

vs.

148,5o F

pérdida de calor en el recipiente

/\rea del absorbedor: 801 pre' (nt "femperatura

extenor:

:

tope:

Ternperatura del

fondo. l48,5oF

- W_ . ATM In

ATm

90 pulgs, L

- 34 pies)

90oF

Temperafura del

al-

130'F

58,5-

, tn

BTu/ hr

40 58,5

_

48,665o

40

2s6

F'

Endulzamento del gas natural Calor transfendo al ambiente:

a _ (uxA)(A T) * (80X801X48,665) - 3. 8.453,2 BTUI hr Q, : 8.907.633,8 - 3.1 18.453,2 - 5.789.180,6 BTU/ hr 11

al- -

5.789.180,6 t330.4 16,74)(0,90)

Tr := 130 +

19,,5 :

-

19,5o F

I49,5"Fvs. l48,5oF

5.12. Composición de la solución que llega al absorbedor

ComponenÍes:

o/ /a

lb.mol,/hr x unidad

H2O

4583,19

86,81

HzS

0,35

0,00

692,90

13,12

COz

3,11

0,07

Total

5279,54

100,00

MDEA

5.13. Composición de la solución que sale del absorbedor

Componentes: H2S

COz

I

lb.mol¡&r x unidad l,A7 + 0,35 206,8 +

:1,42

3,1110991

o/ /o 0,03 3,82

H2O

4593,1 g

83,52

MDEA

692,ga

12,63

Total

5487,41

100,00

zít

lngeruettu gases de cola 5.14. Composicién de los

5.14.1.FracciénmolardelCoz€Ileltopedelregenerador xuCOzr: 0,44

Ó

44a^

\Lptr¡:i)'56Ó56% ItÍ.t;¡t

:2A7

"87

x2:

11' ,5

"14

del regenerador 5.14.2. Agua que sale

206,8 lb-mol/hr" 1,07 lb-mol/tn' n HzS :

n

COz:

Porcentale de

"gas ácido en el tope

: 44%

que salen por ei tope: + Moles de gas ácido agua'

(2X2oJ'87) l"t

i'

_

943,5 lb. mol/ trr

0,44

ü\.\ :

et toPe: Moles de aEra qrre salen Por 528'36 lb'nnoV hr ' )- ' '' -anta 943,5 \¿'''\'"Y¿+J,J Q)Q01,8?) (1910 gpm) -^ -r^-. c:ic>clc>Í] C) u)

3o X sJ6/lsc 'ostlJcodsa Jole3

r3 \f,

f

ii{: =

\,1--

(J

x.

-

'irF

lngemena de gas, prmclpros y apircactones

f\j ü tr' I

U}

T

¡

@

o a !-

I j

l ,¡t

t I

ñ '-r LL -)o

LO

(\

ü!.

'

EÑ T)=

O: c)g (')

oF

$rs pb

(d)o-

Lot f"-

oc

.i\

L-i

I

l-

I

|

.t

I

I I I I

I I

I

C)

gs

r

c)9

=O Lro €* \O 'O 'o 'ü

tl)

z

I I

O O

(f O

do'peptsocslA

%

ñ LoX C\t -' !l

qQ rl tt it

r r-*L-i--.-.-.---."**

(t)

-L

L-

I

o

ji '1 .f .J

I ? !;

{ ?

ürj

=5 ---1 clo I I

tt

I

O

i

fo

i"l-

|-o

(\!

óo ,/ i (\¡ .-;

o

Cü L.

E.J f\

¡..!

ci 5: r\ -u t-_

J

c)

($

(i !-

g

fr

= l!*

CI

g"

l{

,i

; $ ? d

Endulzailuento del gas natural

ñI {)

T*

a I

*L

q)

o a l*

$ r)

3

O

LO

O CI

ñ t-

0)

:o $ t-

E $

15

:l ¡-.' +r

+l: o lL-,

G!

*) ffi t*

-*lc,

a G) o ft t) tr o c)

ol

ñ

oE 0) t-

(o

(Ú*

d8

l.--

H¿

:9 ()C):9

T-

c{

e{

O !

c>A:E c\¡ a_

:)=

oo aa

¡

ao

il

o

z

C) (Cn

AO (-,,

CÚ

-J

p0) -CI t-

($

ct)

ir

O o

c)(J

c

O

.9

c)

(}

I

t-

3 do 'peprsocsl¡

27s

O

É.

Ingerueria cie g&s, prulcrplos y aplicaclones

c{

O (f

r-

C\¡

O

a I

T

LL

rf) fr.

o

9- $ ¡-

o a ¡$

r

J ñ f-

C)

#,

LO

O (l)

3

oE

I

-o 0) E

$ -'6 q-

o

o-J

o

I

oo-

r-

l-

I

F

s

o ro

o

/

t.l)f

ñ¡

O

O rr)

9_

o rl, (ú

LO

c{I '6

¡

a I I

c \o

()

c!

pCIr.)

= -o

z a oro o) ir

l-

P:-

/

g8 o

o*f og --c)

oE

c:f

ao

o

$ f-

/

.5s '6o ñ

r.(.)

ñt rLL

CU

(.J

@(o$c{ .f .if

O@(o\fC{O

c

scqc)cocqco

.9 g

suc/eulp' telcuJadns uglsuol

= t+-

$

.¡f

q)

É,

276

Endr"rlzamrento del gas natural

ñl O r

I

Hp

9cu ob (,f) J

bF gb J(}F \_

s

O

rf)

€,b

p

ilEs

'6€-

E

3F

ñ

LJR ^\

\if

Eo0) affi rEs (d,-c)

(f

c{ ()

c)a c{r

o() Fffi ryü 00:)

O=

o a t ñ (J

p 0.)

@

-() t*

2üH G€(oqc{oo0@\f(\o Lf)\ft\f,\f.il'aococococQ stuoieu!p'lerc4Jedns uglsual

t { 1

-l I ¡

I

277

á-"*

¡

9-

co .F

LL

F

co

C:]

q)

(l)

o

JñT

.

U

oE

"*() oo--¡

.,\

:)

+t

oc

()ñ .q

c = t+-(J E

q i

I

:

lngenrena de g&S, prulctplos y aphcactolles

1

i

(:

O

a

$ (t,

\

crt

I

$ o-

0)

T)

o #t

a o

I

ll-.

.ga 5 - -N iL-

:9

I

-F

I

CS

o

ül ñ-i

.a

\-¡-t¡-i

.^

.7

(f)

N CIg 5'io

EeE ().=o

LL

0)94

a o a

a

ü

-1

\-/

O

E

É

U)

w

o

I

\-i \i

LlJ

()

o

,r¡

o-

YJ

\\ii

1l

o ()i