• Author / Uploaded
• juanito arcoiris

• Categories
• Absorción (Química)
• Dióxido de carbono
• Gas natural
• Solvente
• Agua

Citation preview

Procesos del Gas Natural III

PROCESOS DE ENDULZAMIENTO Parte I Ing. Nelson Cabrera Maráz, Msc [email protected] N@Plus 2016

Endulzamiento del GAS NATURAL

INEGAS 2016

Preguntas comunes: comunes •Por qué los gases ácidos son un problema? •Cuales son los compuestos del gas ácido presentes en el gas natural? •Qué tanta purificación se necesita? •Qué se hace con los gases ácidos luego de que son separados del gas natural? •Qué procesos hay disponibles para la remoción de gas ácido? 2

Endulzamiento del GAS NATURAL

INEGAS 2016

Objetivos: Objetivos •Maximizar la seguridad de las instalaciones y de las personas •Minimizar las fallas operacionales •Adecuar el gas a las especificaciones exigidas por los clientes (calidad del gas) •Proteger el medio ambiente.

3

Operaciones -Deshidratación -Endulzamiento -Recuperación de LGN -Fraccionamiento -Recuperación de Sulfuro

INEGAS 2016

Extracción

Recolección

Tratamiento Del Gas

Compresión Gas

Tratamiento Crudo

Almacenaje Medición Y Bombeo

Separación

4

INEGAS 2016

Ciclo continuo del Gas Natural

5

Endulzamiento del GAS NATURAL

INEGAS 2016

Gases Ácidos: cidos Dióxido de Carbono Productos de Azufre Sulfuro de Hidrogeno Sulfuro de Carbonilo Disulfuro de Carbono Mercaptanos

(CO2) (H2S) (COS) (CS2) (RSH)

El CO2 y H2S son los que mas prevalecen 6

Endulzamiento del GAS NATURAL

Impurezas vs Procesos

INEGAS 2016

IMPUREZA

PROCESO

SOLIDA

FILTRACION

LIQUIDA

DEPURACION

VAPOR DE AGUA

DESHIDRATACION

GASES ACIDOS (CO2, H2S)

ENDULZAMIENTO

INERTES (N2)

DESTILACION CRIOGENICA

7

Remoción de las fases

Primero se separan las fases obteniéndose: •Hidrocarburos en fase gaseosos •Hidrocarburos en fase liquida •Fase acuosa •Fase solida

INEGAS 2016

Algunos productos no deseados pueden estar presentes en una o mas fases.

8

Los gases se tratan para:

INEGAS 2016

•Remover gases ácidos y mercurio •Remover vapor de agua (Deshidratación) •Remover GLP (Ajuste del punto de rocío) •Recuperar GLP (Turbo expansión) •Compresión a presión de gasoducto •Medición e inyección para entregas

9

INEGAS 2016

En la purificación del gas natural es necesario la remoción de los gases ácidos contaminantes. Los mas importantes son el dióxido de carbono (CO2) y acido sulfhídrico (H2S). Deben ser removidos para: • Evitar la toxicidad del H2S • Evitar la corrosión en equipos y tuberías • Mantener el poder calorífico del gas, y • Respetar las especificaciones 10

Los hidrocarburos líquidos se tratan para:

INEGAS 2016

•Separar el agua libre y el agua emulsionada •Separar los sólidos arrastrados •Separar gases disueltos •Reducir el contenido de sales •Bombear a presión del oleoducto

11

El agua separada se trata para: •Reducir el contenido de hidrocarburos •Eliminar los sólidos en suspensión •Bombear Otros tratamientos según el origen y destino:

INEGAS 2016

•Disposición en pozos o medio ambiente •Recuperación secundaria

12

Endulzamiento del GAS NATURAL

INEGAS 2016

Procesos de Tratamiento

13

Endulzamiento del GAS NATURAL

INEGAS 2016

Factores que se consideran en la selección de un proceso de remoción: •Regulaciones ambientales •Impurezas en el gas de alimentación •Concentraciones de entrada y salida del gas acido •Selectividad requerida de gas ácido •Presión total del gas y presión parcial de los componentes ácidos y relación H2S/CO2 •Temperatura y corrosión •Materiales de construcción. 14

Endulzamiento del GAS NATURAL

INEGAS 2016

Criterios para la selección de un proceso de remoción: •El tipo de impurezas acidas presentes en el gas •Las concentraciones de cada impureza y el grado de remoción deseada •El volumen de gas a ser tratado, la temperatura y la presión en la cual el gas está disponible •La viabilidad de recuperación del azufre elemental •La remoción selectiva de una o más de las impurezas sin remover los otros •La presencia y cantidad de hidrocarburos parafínicos pesados y de aromáticos en el gas. 15

REMOCION DE GASES ACIDOS

INEGAS 2016

PROCESOS DE ENDULZAMIENTO

16

INEGAS 2016

ENDULZAMIENTO del gas natural

Tiene como finalidad la eliminación de compuestos ácidos (H2S y CO2) del gas natural, mediante el uso de tecnologías que se basan en sistemas de absorciónagotamiento utilizando un solvente selectivo. El gas alimentado se denomina “amargo” y el producto “gas dulce”. El proceso por el cual se eliminan estas impurezas del gas es el ENDULZAMIENTO, puede ser realizado a través de los procesos de: „ ABSORCION y „ ADSORCION 17

ENDULZAMIENTO del gas natural …

INEGAS 2016

Las condiciones del gas a tratar son: „ Concentración de impurezas „ Temperatura y presión disponible „ Volumen de gas a procesar „ Composición de hidrocarburos „ Selectividad de los gases ácidos „ Especificaciones del gas acido residual

18

Gas Natural - Tratamiento

Endulzamiento

INEGAS 2016

Absorción Liquida

Lechos Sólidos

Tratamiento de Gases de Cola

Membranas

Redox

Secuestrantes (Scavengers)

19

Gas Natural - Tratamiento Endulzamiento

Absorción Liquida

INEGAS 2016

Solventes Físicos • Selexol • Rectisol • Purisol

Carbonato De Potasio

Aminas

• Benfield • Catacarb

Solventes Híbridos • Sulfinol • Ucarsol • Flexsorb

20

Gas Natural - Tratamiento Endulzamiento

Lechos Sólidos

INEGAS 2016

Oxido de Zinc

Oxido de Hierro

Carbón Activado

Tamices Moleculares

21

Gas Natural - Tratamiento

Endulzamiento

Redox

INEGAS 2016

LO-CAT

Sulferox

Stretford 22

Gas Natural - Tratamiento

Endulzamiento

SCOT

INEGAS 2016

BSR Tratamiento de Gases de Cola

Clauspol 23

Gas Natural - Tratamiento

Endulzamiento

Membranas

INEGAS 2016

Secuestrantes (Scavengers)

24

Gas Natural - Endulzamiento Absorción Liquida (Aminas) • Las aminas son solventes químicos (Bases Orgánicas) • La separación se da a través de un proceso de Absorción Química. • Las Amina reaccionan con los gases ácidos (Reacción AcidoBase) para formar sales inestables que por efecto del calor son reversibles regenerando la amina y liberando el gas acido • Pueden remover CO2 así como H2S. Amina Pobre

Gas Natural Dulce

INEGAS 2016

Absorción Gas Natural Agrio

Amina Rica

25

Gas Natural - Endulzamiento Absorción Liquida (Aminas) Las Aminas son, desde 1930, los Solventes de mayor aceptación y amplia utilización para la Absorción se H2S y CO2 del Gas

Acido + Base ⇒ Sal + Agua

INEGAS 2016

H 2 S + A min a ⇒ Sulfuro de A min a + H 2O ⇒ H 2 S + A min a CO 2 + A min a ⇒ Carbamato de A min a + H 2 O ⇒ CO 2 + A min a

26

Gas Natural - Endulzamiento Absorción Liquida (Aminas)

• • • • •

MONOETANOLAMINA DIETANOLAMINA DIISOPROPANOL AMINA DIGLICOLAMINA METILDIETANOLAMINA

MAS REACTIVA

(MEA) (DEA) (DIPA) (DGA) (MDEA)

MENOS REACTIVA

• MEA fue durante mucho tiempo la amina mas utilizada → altamente reactiva

INEGAS 2016

• A partir de 1950-1960, DEA sustituye a MEA por resistencia a degradación con azufrados → corrosión • Hoy en día se utilizan aminas formuladas. 27

Gas Natural - Endulzamiento Absorción Líquida (Aminas) Amina Pobre

Gas Dulce a

Aeroenfriador Salida

Dew Point Filtro Separador

Torre de Absorción Scrubber Gas Dulce

INEGAS 2016

De URC Amina Rica Filtro de Entrada

28

Gas Natural - Endulzamiento Absorción Liquida (Aminas-Regeneración)

Surge Drum

Condensador K.O Gas Acido

Post-Filtro Partículas

Amina Pobre a Torre Absorción

Pre-Filtro Partículas

Torre de Regeneradora Acumulador

Bomba Amina Pobre

Gas Combustible

Amina Rica de Torre de Absorción INEGAS 2016

Filtro Carbón

Bomba Reflujo

Aero-Enfriador Amina Pobre

Intercambiador

Reboiler

Amina Pobre/Rica

Flush Drum

Booster Amina Pobre

29

Gas Natural - Endulzamiento Absorción Liquida (Carbonato de Potasio) • El Carbonato de Potasio es un solvente químico. • La separación se da a través de un proceso de Absorción Química. • El proceso es similar al endulzamiento con aminas pero la absorción se da a temperaturas elevadas (150 – 250)

INEGAS 2016

• El proceso se utiliza para remover cantidades importantes de CO2 (5 – 35%) • Este proceso no es adecuado para corrientes que solo contienen H2S (CO2 debe estar presente). 30

Gas Natural - Endulzamiento

INEGAS 2016

Absorción Liquida (Carbonato de Potasio)

31 31

Gas Natural - Endulzamiento Absorción Liquida (Carbonato de Potasio) • Benfield: Proceso licenciado por la UOP, donde varios componente “activadores” son inyectados para mejor el performance del Carbonato de Potasio.

INEGAS 2016

• EL proceso se aplica para gas natural y gas natural licuado (LNG) • Catacarb: Proceso licenciado por la Eickmeyer donde se incluyen activadores e inhibidores de corrosión en la solución de carbonato de potasio. 32

Gas Natural - Endulzamiento Absorción Liquida (Solventes Físicos) • La separación se da a través de un proceso de Absorción Física. • El proceso requiere presiones elevadas y bajas temperaturas, por lo que la corriente de alimentación debe ser enfriada por debajo de la temperatura ambiente.

INEGAS 2016

• Son muy sensibles a la presencia de hidrocarburos líquidos disminuyendo la eficiencia (espuma). • Debido a que el proceso es a baja temperatura la tendencia a formar HC líquidos es muy elevada, por ello la aplicación en el gas natural es muy limitada. 33

Gas Natural - Endulzamiento

INEGAS 2016

Absorción Liquida (Solventes Físicos)

34

Gas Natural - Endulzamiento Absorción Liquida (Solventes Físicos) Selexol: •Proceso licenciado por la UOP •Utiliza un solvente derivado del Polietilen Glycol. •Es selectivo para componentes derivados del azufre pero también es utilizado para remover CO2, agua y hidrocarburos parafinicos, olefinicos y aromáticos. •Opera en rangos de temperatura de -18°C a temperatura ambiente.

INEGAS 2016

Rectisol •Proceso licenciado por Lurgi y Linde. •Utiliza una solución refrigerada de metanol como solvente •Se utiliza principalmente para remover el CO2 del gas de síntesis. 35

Gas Natural - Endulzamiento Absorción Liquida (Solventes Formulados)

• Los solventes formulados o híbridos contienen una mezcla de solventes físicos y químicos. • El solvente químico base es alguna Amina. • Estos solventes tienen las ventajas y desventajas combinadas de ambos tipos.

INEGAS 2016

• Menor grado de degradación térmica • Mayor capacidad para remoción de gas ácido 36

Gas Natural - Endulzamiento Absorción Liquida (Solventes Formulados) • Alta selectividad hacia el H2S o hacia el CO2 • Menores requerimientos energéticos • Concentraciones altas, (no presenta corrosión) • Son sensibles a la presencia de Hidrocarburos Líquidos formando espuma.

INEGAS 2016

• El proceso de endulzamiento es similar a la de una amina convencional con una unidad de Absorción y Regeneración • Usos: Refinación, Gas Natural, Plantas H2, Plantas de NH3, Plantas Etano / Etileno, Liq/Liq, Hornos de reducción Acero, 37

Gas Natural - Endulzamiento Absorción Liquida (Solventes Formulados)

Sulfinol:

INEGAS 2016

•Proceso licenciado por Shell. •Dos tipos de mezcla: Sulfinol D (sulfolane, agua y DIPA); Sulfinol M (sulfolane, agua y MDEA) •El Sulfinol D remueve completamente los gases ácidos (CO2/H2S) •El Sulfinol M es selectivo al H2S. •Baja formación de espuma, corrosividad y energía.

38

INEGAS 2016

Endulzamiento del Gas

39

INEGAS 2016

Recuperación de Azufre

40

INEGAS 2016

Plantas de Endulzamiento con Aminas

41

INEGAS 2016

Plantas de Endulzamiento con Aminas

42

INEGAS 2016

…

43