DIPLOMADO OPERADORES EN PLANTAS DE GAS MÓDULO: PROCESOS DEL GAS NATURAL III
Docente: Ing. Nelson Cabrera Maráz, Msc Correo:
[email protected] N@Plus 2016
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ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL Preguntas 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?
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ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL 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.
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OPERACIONES
Extracción
Recolección
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-Deshidratación -Endulzamiento -Recuperación de LGN -Fraccionamiento -Recuperación de Sulfuro
Tratamiento Del Gas
Compresión Gas
Tratamiento Crudo
Almacenaje Medición Y Bombeo
Separación
CICLO CONTINUO DEL GAS NATURAL
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ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL
Gases Ácidos:
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
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ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL Impurezas vs Procesos
IMPUREZA
PROCESO
SOLIDA
FILTRACION
LIQUIDA
DEPURACION
VAPOR DE AGUA
DESHIDRATACION
GASES ACIDOS (CO2, H2S)
ENDULZAMIENTO
INERTES (N2)
DESTILACION CRIOGENICA
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Remoción de las fases
Primero se separan las fases obteniéndose:
Hidrocarburos en fase gaseosos Hidrocarburos en fase liquida Fase acuosa Fase solida
Algunos productos no deseados pueden estar presentes en una o mas fases.
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Los gases se tratan para:
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
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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
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Los hidrocarburos líquidos se tratan para:
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
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El agua separada se trata para: Reducir el contenido de hidrocarburos Eliminar los sólidos en suspensión Bombear Otros tratamientos según el origen y destino:
Disposición en pozos o medio ambiente Recuperación secundaria
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ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL Procesos de Tratamiento
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ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL
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.
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ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL
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.
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REMOCION DE GASES ACIDOS PROCESOS DE ENDULZAMIENTO
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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 absorción-agotamiento 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 Procesos de ADSORCION
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ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL
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
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Gas Natural - Tratamiento Endulzamiento
Absorción Liquida
Lechos Sólidos
Tratamiento de Gases de Cola
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Membranas
Redox
Secuestrantes (Scavengers)
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Gas Natural - Tratamiento
Endulzamiento
Absorción Liquida Solventes Físicos • Selexol • Rectisol • Purisol www.inegas.edu.bo
Carbonato De Potasio
Aminas
• Benfield • Catacarb
Solventes Híbridos • Sulfinol • Ucarsol • Flexsorb
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Gas Natural - Tratamiento
Endulzamiento
Lechos Sólidos
Oxido de Zinc www.inegas.edu.bo
Oxido de Hierro
Carbón Activado
Tamices Moleculares 21
Gas Natural - Tratamiento Endulzamiento
Redox LO-CAT
Sulferox www.inegas.edu.bo
Stretford 22
Gas Natural - Tratamiento Endulzamiento
SCOT
BSR Tratamiento de Gases de Cola
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Clauspol 23
Gas Natural - Tratamiento Endulzamiento
Membranas
Secuestrantes (Scavengers)
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Gas Natural - Endulsamiento 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
Absorción Gas Natural Agrio
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Amina Rica
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 H 2 S A min a Sulfuro de A min a H 2O H 2 S A min a CO2 A min a Carbamato de A min a H 2O CO2 A min a
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Gas Natural - Endulzamiento MAS REACTIVA
Absorción Liquida (Aminas)
MONOETANOLAMINA DIETANOLAMINA DIISOPROPANOL AMINA DIGLICOLAMINA METILDIETANOLAMINA
(MEA) (DEA) (DIPA) (DGA) (MDEA) MENOS REACTIVA
MEA fue durante mucho tiempo la amina mas utilizada → altamente reactiva
A partir de 1950-1960, DEA sustituye a MEA por resistencia a degradación con azufrados → corrosión
Hoy en día se utilizan aminas formuladas.
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Gas Natural - Endulzamiento Absorción Liquida (Aminas) Amina Pobre
Gas Dulce a
Aeroenfriador Salida
Dew Point Filtro Separador
Torre de Absorción Scrubber Gas Dulce
De URC
Amina Rica Filtro de Entrada
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Gas Natural - Endulzamiento Absorción Liquida (Aminas-Regeneración) Surge Drum
Condensador K.O Gas Acido
Post-Filtro Partículas
Amina Pobre a Torre Absorción
Filtro Carbón
Pre-Filtro Partículas
Torre de Regeneradora Acumulador
Bomba Amina Pobre
Gas Combustible
Amina Rica de Torre de Absorción
Bomba Reflujo
Aero-Enfriador Amina Pobre
Intercambiador
Reboiler
Amina Pobre/Rica
Flush Drum
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Booster Amina Pobre
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) 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). www.inegas.edu.bo
Gas Natural - Endulzamiento Absorción Liquida (Carbonato de Potasio)
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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. 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.
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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. 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. www.inegas.edu.bo
Gas Natural - Endulzamiento Absorción Liquida (Solventes Físicos)
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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. 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. www.inegas.edu.bo
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. Menor grado de degradación térmica Mayor capacidad para remoción de gas ácido
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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. 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, www.inegas.edu.bo
Gas Natural - Endulzamiento Absorción Liquida (Solventes Formulados)
Sulfinol: 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.
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Endulzamiento del Gas
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Recuperación de Azufre
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Plantas de Endulzamiento con Aminas
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Plantas de Endulzamiento con Aminas
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