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• Ninibeth Fernandez

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Endulzamiento del gas Natural Tratamiento de gas natural 02/09/2017 I.U.P. Santiago Mariño Diego García

ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL

A lo largo de la materia, nos hemos familiarizado con lo que es el gas natural y sus correspondientes tratamientos para que este cumpla con los requisitos permisibles para su uso. Entonces recordemos, que se denomina gas natural al formado por los miembros más volátiles de la serie parafinita de hidrocarburos, principalmente metano, cantidades menores de etano, propano y butano y, finalmente, puede contener porcentajes muy pequeños de compuestos más pesados. Además es posible conseguir en el gas natural cantidades variables de otros gases no hidrocarburos, como dióxido de carbono, sulfuro de hidrogeno, nitrógeno, helio, vapor de agua, etc. La composición del gas natural que sale de pozo puede variar de acuerdo al tipo de yacimiento en el que se localice, su profundidad, ubicación y condiciones geológicas del lugar. Sin embargo, para que el gas se pueda usar a nivel comercial o industrial, tiene que ser sometido a un tratamiento previo de acondicionamiento, que se basa principalmente en la remoción del contenido de agua y gases ácidos que posee. Inicialmente, al gas natural se lo conoce como gas amargo debido a la presencia principalmente de dióxido de carbono (CO2) y ácido sufhídrico (H2S) en su composición. Estas sustancias son indeseables, principalmente porque pueden acarrear problemas vinculados con la corrosión de recintos de confinamiento o de las líneas de transporte (gasoductos). Una vez liberado de sus contaminantes se denomina gas dulce. Los contaminantes que posee el gas natural son: sulfuro de hidrogeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, sulfuro de carbonilo, mercaptanos, nitrógeno, agua, oxígeno y mercurio. Entre los contaminantes de mayor relevancia tenemos el sulfuro de hidrogeno, este representa una impureza que debe de eliminarse de la corriente de gas, eliminación que debe de realizarse antes de que sea inyectado en el sistema de tubería, ya sean de transporte o distribución puesto que este acido interviene muy activamente en los procesos corrosivos y puede ser altamente destructivo en los equipos y tuberías. Hasta la fecha se han desarrollado un sinnúmero de procesos de endulzamiento caracterizados principalmente por el tipo de absorbente que se emplee, físicos o químicos. Los factores a considerar para la selección de un proceso de endulzamiento de gas natural son: 

Regulaciones de gases ácidos en el medio ambiente: En este se refiere a la cantidad de gases ácidos permitidos en el medio ambiente.

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Tipo y concentración de las impurezas en el gas ácido.

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Espeficaciones en el gas residual o gas dulce.

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Temperatura y presión del gas ácido y del gas dulce.

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Caudal a tratar.

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Proceso de Corrosión.

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Requerimientos de selectividad.

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Costos de operación del proceso.

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Especificaciones de los productos líquidos.

En la actualidad, la remoción de gases ácidos, en su mayor parte se hace mediante un proceso de absorción química con aminas. Las aminas son compuestos derivados del amoniaco (NH3), son bases orgánicas donde uno, dos o tres grupos alquilo pueden sustituir los hidrógenos de la molécula de amoniaco para dar aminas primarias, secundarias y terciarias, respectivamente. Sin embargo, como ya se dijo, sin muchos los métodos que existen en la actualidad, todos trabajan en función a las condiciones del gas a tratar y de sus costos de operación, o de la capacidad que se tenga. Entre los tipos de procesos de endulzamiento del gas natural, podemos nombrar: 

Planta de Aminas: Uno de los materiales más comúnmente usados para la remoción de los gases ácidos es una solución de monoetanolamina (MEA – derivado del amoníaco). Otros químicos usados para remover gases ácidos son la dietanolamina (DEA) y el Sulfinol (mezcla de sulfolano, disopropanolamina y agua). Los dos primeros productos químicos remueven los gases ácidos a través de una reacción química, mientras que el Sulfinol trabaja sobre la base de una reacción química más una absorción física.

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Plantas con Tamices Moleculares o Membranas: Los tamices moleculares operan con los mismos principios ya comentados anteriormente en otros procesos del tipo adsorción, y son regenerados con calor de la misma manera que se realiza en ellos. Igualmente se utilizan los diferentes grados de permeabilidad, permitiendo el pasaje de ciertos productos selectivamente.

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Planta de Recuperación de Sulfuro: El sulfuro simple es producido a partir del sulfuro de hidrógeno en gas ácido a través del proceso Claus, durante el cual se provoca una reacción sobre el sulfuro de hidrógeno con el oxígeno del aire. El gas ácido y el aire reaccionan no catalíticamente por combustión en un horno o hervidor de tubo de fuego. La mayor parte del gas es enfriado para condensar el azufre, el cual es removido. Parte del gas más caliente es combinado con el primer efluente condensador para obtener la temperatura deseada de entrada del primer reactor. La reacción del sulfuro de hidrógeno y del dióxido de sulfuro acompañados por un aumento de la temperatura tiene lugar catalíticamente en el reactor luego de lo cual el efluente es enfriado y el azufre es condensado y removido. El gas del segundo reactor es recalentado por intercambio con el efluente del primer reactor. La reacción posterior en el segundo reactor produce más azufre, el cual es condensado y removido en el condensador final. El gas luego se dirige hacia un incinerador donde todo resto de componente de azufre es incinerado hasta obtener dióxido de sulfuro y descargado hacia la atmósfera.

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Lechos no Regenerativos: Algunos gases contienen lo que equivale a sólo cantidades de rastros de sulfuro de hidrógeno, pero la concentración puede exceder en varias veces la especificada en el contrato de gas para la venta. La esponja de hierro consiste en óxido de hierro depositado sobre trocitos de madera o viruta. El óxido de hierro es convertido en sulfuro de hierro al endulzar el gas y posee una vida relativamente corta.

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Endulzamiento con carbonatos: También conocidos como procesos de carbonato caliente porque usan soluciones de carbonato de potasio al 25 – 35% por peso y a temperaturas de unos 230ºF. La mayoría de los procesos con carbonato caliente contienen un activador el cual actúa como catalizador para acelerar las reacciones de absorción y reducir así el tamaño de la contactora y el regenerador; estos activadores son del tipo aminas (normalmente DEA) o ácido bórico.

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Endulzamiento por absorción física: En la absorción física de gases no hay reacción química entre los gases y la disolución. La absorción depende únicamente de la solubilidad del gas, y por lo tanto de la presión parcial del mismo. A baja presión parcial, la capacidad de absorción de los absorbentes físicos es considerablemente inferior a la de los químicos, pero la cosa cambia cuando la presión parcial es suficiente.