REMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURAL
COMANDO GENERAL DEL EJÉRCITO ESCUELA MILITAR DE INGENERIA “MCAL. ANTONIO JOSE DE SUCRE” BOLIVIA
MATERIA:
Tecnologia T ecnologia del Gas Gas
NOMBRES:
Oscar Pastor Paolo Villarroel Alvaro Alendras Ale!andro c"s#edes
DOCENTE:
Ing$ ANA CLAUDIA SAAVEDRA
CARREA:
Ing$ Petrolera
SEMESTRE:
%to
FECHA:
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REMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURAL
COCHABAMBA-BOLIVIA
Introd!!"#n El mercurio es un componente traza (naturalmente) de los combustibles fósiles como el gas natural, carbón, petróleo crudo, condensados del gas y de las arenas alquitranadas. El mercurio está presente en el gas de pozo en concentraciones usualmente inferiores a 100 µg/m!, si bien se "a informado #alores mayores. $as formas de mercurio% • • •
Elemental &rgánico (metilmercurio, dimetil mercurio) 'norgánico (nitrato de mercurio y el sulfuro de mercurio)
El mercurio es un contaminante natural que pro#iene del reser#orio (usualmente su presencia no se monitorea en la etapa de desarrollo del yacimiento). e adsorbe al metal en% instalaciones de fondo, cabeza de pozo, line pipe y en toda la planta de tratamiento (*+ o *). -unque idealmente debera ser remo#ido tan cerca del reser#orio como se pueda, en la práctica si se conoce su presencia, se remue#e en la entrada a la planta (*+) o más usualmente aguas abao del separador, en la corriente gaseosa. na #ez que el mercurio ingresa a la planta (*+ o *) su remoción es prácticamente imposible y requiere tratamientos qumicos costosos. $os procesos de tratamiento "abituales de gas natural remue#en mercurio pero no en forma total, la diferencia queda retenida en planta o pasa a las fases lquidas que egresen tambin de la planta. El #apor de mercurio no esta clasificado como cancergeno aunque el mercurio y sus compuestos son contaminantes neurotó2icos, tanto la ingesta como la absorción drmica resultan en disfunciones neurológicas. &E*3-'&E 4E 5E33'& E +- -*3-$
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E$%!to d%& '%r!r"o (o)r% '%t*&%( I#acto en aleaciones de al+inio $a razón principal para eliminar el mercurio del gas natural es la protección de aluminio aguas abao en los intercambiadores de calor, como los utilizados en las plantas criognicas, recuperación de "idrocarburos de gas natural y en plantas de licuefacción de gas natural. El mercurio "a causado numerosas fallas en intercambiadores de aluminio. Esto amalgamado con el aluminio, resultando en una falla mecánica y las fugas de gas. 4ado que el ni#el de mercurio que se puede tolerar no está establecido, la mayora de los operadores quieren remo#erlo totalmente. Es decir6 eliminar a un ni#el donde no pueda ser detectada con la capacidad analtica disponible. En la actualidad, esto significa reducir el mercurio a menos de 0,01 7g/m!, que corresponde alrededor de 1 ppm en #olumen. $a falla de equipamiento de aluminio en plantas procesadoras de gas natural o de etileno causada por 8g lquido es un fenómeno conocido y documentado. omenzó a estudiarse de modo sistemático a partir de una falla catastrófica ocurrida en un intercambiador de calor de aluminio de una planta de gas licuado en 9i9da, -rgelia, en 1:;!.
) = 9i9da, -rgelia, planta $+ (1:/1/0>)
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Mecanismos de degradación
$os mecanismos por los cuales el 8g puede degradar las aleaciones de aluminio son básicamente tres% = -malgamación. = orrosión de amalgama. =
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Falla catastrófica en la planta de Skikda (19/01/04) $
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@ $a solubilidad de -l en la amalgama es baa, y se necesitan en consecuencia cantidades significati#as de 8g para disol#er una pequeAa porción de -l. e manifiesta como un picado o un decapado superficial. b) orrosión de amalgama &curre cuando el 8g y el aluminio se amalgaman en presencia de "umedad% 8g B -l → 8g(-l) (amalgamación) 8g(-l) B C 8D& → -lD&!.!8D& B ! 8D B 8g 8g B -l → 8g(-l) (amalgamación) 4ado que el 8g se regenera, la reacción es auto=propagante en la medida en que e2ista agua. •
$a diferencia entre la amalgamación simple y la corrosión de amalgama, es que sta requiere agua y se propaga con cantidades minsculas de 8g. Estas condiciones pueden presentarse durante las operaciones de mantenimiento o desescarc"ado de la unidad.
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i e2isten suficiente "umedad y 8g, la penetración es rápida, aunque no tanto como en el mecanismo de fragilización que #eremos despus.
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o es un modo "abitual de falla debido a que en general no "ay contacto entre el 8g lquido y la "umedad o el agua.
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&casionalmente en la inspección con el baroscopio se #en picaduras en mltiples, con apariencia de puntos blancos.
i#eles aceptables de mercurio ara plantas criognicas de gas con equipamiento de aluminio, son generalmente aceptadas las siguientes recomendaciones sobre el contenido de 8g del gas de alimentación% oncentraciones inferiores a 0,01 µg/m!% son admisibles sin tomar precaución alguna.
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REMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURAL oncentraciones entre 0,01 y 0,1µg/m!% son admisibles siempre que los equipos construidos en aleación de aluminio estn diseAados para soportar la agresión del mercurio. oncentraciones superiores a 0,1 µg/m!% deben tratarse con remo#edor especfico.
I#acto en aceros itios de acumulación del mercurio Adsorción • Es una obser#ación comn que el contenido de 8g del gas disminuye a medida que aumenta el tiempo de residencia del gas en una tubera de acero. or eemplo, se "a reportado que un tramo de 110 9m el 8g se reduo de F0 a D0 µg/m!. •
Este fenómeno se debe a que el 8g transportado por el gas es adsorbido qumicamente por los ó2idos y sulfuros de "ierro e2istentes en las paredes internas de las caAeras, sin formar amalgama. arte del 8g adsorbido reacciona para formar compuestos no #olátiles, principalmente 8g si está presente el 8D.
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imilar acumulación de 8g se "a obser#ado en paredes de esferas de almacenamiento de gas licuado de petróleo.
o e2isten relaciones que permitan predecir el grado de contaminación de una instalación de acero a partir de las condiciones operati#as. in embargo, de las obser#aciones efectuadas se p ueden e2traer algunas conclusiones% $os ductos y equipos adsorberán 8g independientemente de la concentración de 8g del gas. o se conoce un lmite superior para la cantidad de 8g que puede acumularse por unidad de superficie de acero. $as tuberas nue#as adsorben más 8g que las antiguas, dado que a medida que la tubera en#eece, los sitios de la superficie disponibles para la quimisorción disminuyen. En acero ino2idable, la cantidad de 8g adsorbida es siempre menor que en acero al carbono. 3iesgo de degradación del acero pro#ocada por mercurio •
o se conocen casos de fallas de tuberas o equipamiento de acero en plantas atribuidos directa o indirectamente al 8g transportado por el gas, ya sea por fragilidad inducida por metal lquido o por corrosión acuosa.
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Tr*t*'"%nto d%& +*( n*tr*& ,*r* r%'o%r '%r!r"o H+/ 5uestreo -n no e2iste información precisa sobre la forma en que el mercurio se distribuye cuando un fluo de lquido, tal como condensados de gas natural, es fraccionado. on un ni#el de mercurio tan bao, obtener análisis precisos requiere el má2imo cuidado. $o ideal es obtener una muestra representati#a de una lnea de proceso6 requiere una sonda para muestras especiales, como muestra en la
S"(t%'* d% Mon"tor%o ,*r* G*( N*tr*& %
REMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURAL El +as natural a menudo contiene mercurio en concentraciones que #aran desde abao de1 a arriba de 10000 7g/m!. El mercurio es tó2ico y potencialmente perudicial% se puede corroer o fragilizar componentes de la planta de gas. $as plantas de gas natural remue#en el mercurio con las unidades de absorción de mercurio (53s). 53s usan absorbedores de cama fia, a menudo con azufre impregnado en carbono u otros quemisorbentes como material acti#o. El istema de 5onitoreo de 5ercurio es una "erramienta ideal para determinar la eficacia de cada 53 en tiempo real y necesario para el buen seguimiento y control de las concentraciones de mercurio en el gas natural durante la producción y transformación. Mercury Instruments "a diseAado un sistema de #igilancia automática y continua de los ni#eles de mercurio en gas natural y otros gases inflamables. 'nstalamos el analizador de mercurio (y accesorios como un calibrador) presión en un recinto que está aprobado para su uso incluso en zonas peligrosas (-*EG, EE2). n acalorado sistema toma la muestra y la conduce "asta el analizador a tra#s de tubos de acero ino2idable que "a sido superficialmente tratado para ultra=baa absorbción .uenta con un sensor de gas que cerrará el sistema y detendrá el fluo de gas de la muestra, si se detecta cualquier fuga.
El *=!000 5ercury ltratracer se utiliza para detectar y medir con precisión los ni#eles de mercurio en el gas natural. n colector absorbe selecti#amente el mercurio de un #olumen de muestra constante. El colector es luego calentado durante un perodo muy corto. El mercurio es liberado en una celda óptica y cuantitati#amente detectado mediante la medición por absorción atómica (--). En contraste a los sistemas de fluorescencia atómica, la *=!000 no requiere carrier (portador) gases especiales. e utiliza aire como gas portador, as se mantiene limpia la superficie dorada limpia y el aumento de #ida til del colector en comparación con otros sistemas. on la *=!000, la inerencia de "idrocarburos o de otros componentes gaseosos es insignificante (#ase el diagrama de interferencia benceno).
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Sistea de onitoreo #ara Gas Nat+ral1 con +nidad de cali2raci3n a+to4tica$
Una +nidad de reoci3n de Merc+rio 5MRU6 en +na #lata7ora o8s9ore$ La MRU red+ce el erc+rio en el :+!o del gas nat+ral via +na caa de car23n s+l7+ri;ado activado$ La concentraci3n de Merc+rio a la salida de las t+2er este nivel es considerado #eligroso #ara los co#onentes de las #lantas del
Sistea de acondicionaiento de +estra 5SCS6 #ara gas Nat+ral$ La SCS esta instalada cerca al #+nto de +estreo @ red+ce la #resi3n de las condiciones de #roceso a &( 2ar$ el "todo de constr+cci3n aseg+ra =+e la concentraci3n d erc+rio en el :+!o de la +estra #erane;ca inalterado c+ando :+@e atreves del SCS$
Muestreo y determinación de mercurio: '& C:;H=16 -*5 F:F>
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Eemplo% el 55 sistema de monitoreo de mercurio instalado en una planta separadora de +as, donde el mercurio debe ser remo#ido del gas natural para e#itar la corrosión de los intercambiadores de calor de aluminio y para producir corrientes de producto libre de mercurio. El 55 es la "erramienta perfecta para el monitorear la eficiencia de las unidades de remoción de mercurio y #erificar la baa concentración en el gas procesado.
M0todo d% %&"'"n*!"#n d% '%r!r"o $os adsorbentes 8g'I fueron creados para eliminar el mercurio en tamices moleculares e2istentes en las unidades de adsorción. Ja que las plantas criognicas tienen la necesidad de contar con secador de tamiz molecular, estas ya e2isten en la mayora de las plantas de recuperación de gas natural lquido. $os -dsorbentes moleculares son 8g'I productos tamiz que contienen plata (-g) en la superficie e2terior de la pastilla tamiz molecular. El mercurio del fluido de proceso (ya sea gas o lquido) se amalgama con la plata, y un fluido libre de mercurio del proceso en seco se obtiene. 3esultados de la secadora en la eliminación tanto de la carga de aguas de diseAo y el mercurio, sin necesidad de una secadora más grande. El mercurio y el agua son regeneradas a partir de la 8g'I adsorbentes con las tcnicas con#encionales de gas de la secadora. <sicamente, los adsorbentes 8g'I tienen una apariencia similar a la con#encional de tamices moleculares. Ellos están dispuestos en un reborde o con un aspecto granulado. Estos adsorbentes 8g'I se cargan en un adsorción de buques de la misma manera que son con#encionales tamices moleculares. o "ay necesidad de cuidados especiales, tales como el uso de nitrógeno cubriendo durante la instalación.
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&pciones de proceso
ADSORBENTES 8g'I adsorbentes se pueden utilizar en una unidad independiente o en combinación con a granel, no reno#ables lec"os de eliminación de mercurio en el circuito de regeneración de gas. $os lec"os adsorbentes no reno#ables son eficaces para la eliminación de mercurio en grandes cantidades, pero muc"as #eces no prestan la eliminación del mercurio total. n proceso independiente se muestra en la
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3egeneración del gas natural n nmero de tcnicas disponibles para proteger las partes de la planta criognica, producer +$ sin mercurio, y e#itar el mercurio pase al sistema de combustible o en las #entas la lnea de gas. n sistema de este tipo se muestra en la
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REMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURAL enfriado y se pasa a tra#s de un separador, se en#a a tra#s de una cama pequeAa de absorbente, como el carbón acti#ado de azufre=cargado. ólo una pequeAa cama es necesario por dos razones. $a corriente de gas de regeneración es muc"o más pequeAa en #olumen que la corriente del proceso. or otra parte, sólo la eliminación masi#a de mercurio es necesario. $a concentración de mercurio no es necesario a ni#el inferior al del gas entrante. Esto significa que preocuparse por la contención del mercurio en la zona de reacción en la cama de eliminación de mercurio no reno#ables no es necesario. i bien #arias opciones tcnicas disponibles para eliminar el mercurio del gas de regeneración, a la fec"a ninguna de las compaAas de gas natural para el tratamiento de mercurio "an optado por eliminar el mercurio de esta corriente.
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CONCLUSIONES
El erc+rio de2e onitorearse en las #rieras eta#as de desarrollo de @aciiento !+nto a otras #ro#iedades del gas nat+ral$
Toda reoci3n 7
De2e edirse erc+rio en todas las 7ases de los #rocesos de trataiento del gas nat+ral$
Si el erc+rio esta #resente @ no se re+eve1 containa todas las instalaciones @ o2liga a edidas es#eciales o#erativas @ oc+#acionales$
Si el erc+rio esta #resente @ se re+eve1 de2e #reverse el onitoreo del #roceso de reoci3n en 7ora #eri3dica1 @a =+e los #rocesos no criog"nicos son selectivos a ciertas es#ecies$
BIBLIOGRAFIA + Kensey L 9i9da $+ lant L &il and +as Mournal 1F/:/1:;F,1:D=1:! &&&'ilprductin'net/files/*+,-T*+.%0T!,*+51'pdf prfesres'fi$'una2'23/lprf/'''/ Gas.%0,atural'pd &&&'authrstrea2'c2/'''/jai2ealert$11#1%$trata2ient$ gas$natural
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