PLANTAS DE ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURAL
MCs. Ing. Rómulo Sánchez Herbas
Planta De Endulzamiento De Gas Natural H2S CO2
GAS DULCE CONDENSADOR
GAS DULCE
H2S CO2 H2O
AMINA POBRE
SEPARADOR
REFLUJO ENFRIADOR A R O T C A T N O C
SOLVENTE
FILTRO DE CARBON AMINA RICA
GAS AMARGO
GAS
INTERCAMB. AMINA/AMINA
SURGE TANK FILTRO MECANICO
A R O D A R E N E G E R
ACUMULADOR
Tanque de Flash
REHERBIDORA
SEPARADOR FILTRO COALESEDOR AMINA RICA HIDROCARBUROS LIQUIDOS
AMINA POBRE
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Planta De Endulzamiento De Gas Natural H2S CO2
GAS DULCE CONDENSADOR
GAS DULCE
H2S CO2 H2O
AMINA POBRE
SEPARADOR
REFLUJO
ENFRIADOR A R O T C A T N O C
SOLVENTE
BOMBA PRINCIPAL
SURGE TANK AMINA RICA
GAS AMARGO
GAS AMARGO
CONTAMINANTES
INTERCAMB. AMINA/AMINA
GAS E D O R T L I F
Tanque de Flash
N O B R A C
FILTRO MECANICO
SEPARADOR FILTRO COALESEDOR
AMINA RICA
HIDROCARBUROS LIQUIDOS
A R O D A R E N E G E R
ACUMULADOR
REHERBIDORA
AMINA POBRE
BOMBA
ENDULZAMIENTO DE GAS
GAS ACIDO: Gas con contenidos de dióxido de carbono (CO2) y compuestos sulfurados, superiores a los admitidos por las normas de transporte y/o seguridad personal y ambiental.
ENDULZAR GAS: Remover los componentes que hacen que un gas sea ácido.
COMPONENTES ACIDOS: CO2 H2S RSH CS2 COS
Dióxido de Carbono (anhídrido carbónico) Sulfuro de Hidrógeno (ácido sulfhidrico) Mercaptanos Disulfuro de Carbono Sulfuro de Carbonilo
POR QUE REMOVEMOS LOS COMPONENTES ACIDOS? –
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CORROSION EN EQUIPOS Y CAÑERIAS BAJO CIERTAS CONDICIONES CONCENTRACIONES PERJUDICIALES AL MEDIO AMBIENTE CONCENTRACIONES PERJUDICIALES AL SER HUMANO (PROBLEMAS DE SEGURIDAD)
Información Básica
El gas para ser purificado entra por la parte inferior de la contactora. El gas sube por la contactora y sale por la parte superior. Este flujo corre contracorriente al flujo de amina. La amina rica sale de la parte inferior de la contactora y pasa por un intercambiador aminarica rica/pobre. El intercambiador es adonde ladeamina aumenta en temperatura y la amina pobre saliendo de la regeneradora se enfría. La amina rica sale del intercambiador de amina rica/pobre y pasa a la torre regeneradora.
Información Básica
En unidades que tratan a hidrocarburos a alta presión, la amina rica pasa por un tanque flash para eliminar hidrocarburos antes de pasar a la regeneradora. La amina pobre de la regeneradora después de pasar por la intercambiadora de amina rica/pobre se enfría a la temperatura deseado pordeellauso de aeroenfríadores y se el pasa a la parte superior contactora para completar proceso.
Separador de Gas/Líquidos Filtro Coalesedor
Elimina líquidos y sólidos que pueden afectar la operación de la planta. –
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Hidrocarburos (espumamiento) Aguas Saladas Liquido (espumamiento y corrosión) Sulfito de Hierro (espumamiento) Químicos para tratar Pozos de Gas (espumamiento y corrosión) Aceites de compresores (espumamiento)
Contactora
Torre adonde los gases ácidos (H2S y/o CO2) son removidos del gas natural por la amina.
Hoy en día las torres son diseñados con platos .
Contactora
Torres Utilizando Platos –
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Pueden ser de uno, dos, tres o cuatro pases Pueden tener abertura ajustables o fijadas Pueden ser de Válvulas, Capas o Platos Las caídas pueden ser al lado de los platos a al centro de los platos Pueden tener una o múltiples puntos de adición de amina
Flujo Típico en la Contactora FLUJO DE AMINA
PLATO DE VALVULAS
CAIDA DE AMINA
FLUJO DE GAS
Tanque de Flasheo
Es utilizado para flashear hidrocarburos que están disueltos en la solución de amina. Los hidrocarburos producidos se usa como combustible o se manda a quemar. Normalmente opera a 75 psig o menos cuando la presión de la contactora es arriba de 1000 psig Puede tener una contactora de amina en el flujo de gas para remover a 2S de los hidrocarburos flasheados (Puede resultar altas perdidas de H amina)
Normalmente se localiza entre el contactor y el intercambiador de amina rica/pobre Puede ser de 2-fases (gas-amina) o 3-fases (gas-HC liquido-amina)
Tanque de Flasheo con Contactora de Amina
GAS DE FLASHEO LCV AMINA POBRE TORRE CON EMPAQUE
CONTROLA EL NIVEL DE AMINA EN EL CONTACTOR
AMINA RICA
SKIMMER . HIDROCARBUROS
AMINA
LC
AMINA RICA LCV
Intercambiador de Calor Amina Rica/Pobre
Reduce la temperatura de la amina pobre saliendo de la regeneradora y aumenta la temperatura de la amina rica entrando a la regeneradora. Normalmente es de tubo/carcasa Amina rica pasa por los tubos y la amina pobre por la carcasa. El diseño debe minimizar el flasheo de gases ácidos (tomas baja de presión lo mas cerca posible a la regeneradora). Los requerimientos de la reherbidora será 50% mas alto si no se diseña así.
Intercambiador de Calor Amina Rica/Pobre
Una problema común es la corrosión/erosión Es causado por la liberación de gases ácidos a la salida de la amina rica. El potencial de corrosión se aumenta cuando la carga de los gases ácidos se aumenta por una reducción en el flujo de amina o en la concentración de amina. Es importante mantener suficiente flujo de amina y presión para mantener una fase en el flujo.
Intercambiador de Amina Rica/Pobre
Monitoreo: –
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Deposición se puede detectar con el monitoreo de las temperaturas alredor del intercambiador. Deposición en un intercambiador de placas se puede detectar por el incremento en la diferencial de presión. Fugas se pueden detectar por el muestreo de la amina pobre entrando y saliendo del intercambiador.
Regeneradora/Reherbidora
Regenera la solución de amina por la adición de calor para: –
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aumentar la temperatura de la amina rica entrando a la regeneradora. Calor sensible . Calor es necesario para cambiar la reacción y remover el H2S y/o CO2 de la solución. Calor reacciónel. radio de reflujo en la parte Calor es necesario parademantener superior de la regeneradora. Calor de vaporización .
90-95% de los gases ácidos son removidos de la solución en la regeneradora. El residual es removido en la reherbidora.
Regeneradora/Reherbidora
El punto de hervir de la solución depende solamente de la composición de la amina, la concentración de amina y la presión que se mantiene en la regeneradora/reherbidora.
Un incremento de presión a una temperatura constante resulta en temperaturas mas altas pero produce menos vapor por el incremento de la demanda de calor sensible.
Regeneradora/Reherbidora
Para optimizar el uso de energéticos mientras manteniendo las especificaciones del gas dulce, el flujo de aceite caliente entrandoa la reherbidora debeser controlado
por la temperatura en la parte superi or de la regeneradora .
La temperatura de la reherbidora no esta afectada por el volumen de vapor generado.
Regeneradora/Reherbidora
Los tubos de la reherbidora siempre deben ser cubierto de liquido. Esto es para prevenir corrosión y la degradación del solvente.
Para prevenir degradación térmica de la amina traten de mantener la temperatura del aceite caliente a 162 oC (325 °F).
La temperatura máxima de la amina en la regeneradora debe ser menos de 127 oC (260 °F) para prevenir la degradación térmica de la amina.
Reflujo
La función del condensador de gases ácidos es para condensar y enfriar el agua de vapor a liquido.
Los gases ácidos y el agua se separan en el tanque de reflujo.
El agua regresa a la parte superior de la regeneradora como reflujo.
La razón del reflujo es para minimizar la concentración de amina el la parte superior de la regeneradora.
Reflujo
Normalmente hay de 1 a 1.5 % amina en el reflujo El Radio de Reflujo se define: mol agua / mol gases ácidos saliendo de la regeneradora antes del condensador.
El radio de reflujo optimo puede variar de tan bajo como 0.5 m/m a tan alto como 6.0 m/m.
El balance del agua se puede mantener por la purga de parte del agua de reflujo o por la adición de agua a la línea de reflujo regresando a la regeneradora.
Radio de Reflujo
Hay tres maneras de determinar el Radio de Reflujo –
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Por la temperatura y presión de la parte superior de la regeneradora. Flujo de agua de reflujo a la regeneradora - agua de adición + agua perdida con los gases ácidos. Demanda del calor de la reherbidora - el calor sensible de la amina - el calor de reacción de la amina
Filtros
Filtros Mecánicos –
remover partículas de la solución
Filtro de carbón –
remover contaminantes químicos como jabones, moléculas grandes de hidrocarburos, y productos de degradación.
Filtros Mecánicos
Son usados para remover partículas (tierra, productos de corrosión, sulfato de hierro, etc.) que puede causar espumación, corrosión, y gas dulce fuera de especificación Pueden ser de cartuchos, bolsas, o de tipo pre -cubiertos Son disponibles en rangos de 1-100 micrones. Los elementos son cambiados basado en la diferencial de presión. Pueden tratar todo el flujo de amina o un parte del flujo. Se pueden usar con amina pobre o rico (normalmente se usan para amina rica). Se pueden usar antes y/o después del filtro de carbón.
Filtración Mecánica
Para ser efectivos, los filtros deben recibir por lo menos 10% del flujo de amina (100% si hay altos niveles de partículas)
Filtros Mecánicos se deben diseñar para operar a presiones diferenciales de hasta 1.4 - 10 Kg./cm2.
Filtro de carbón SALIDA DE GASES
ENTRADA DE AMINA
CARBON ACTIVADO PDI
# 4 CERAMICA MEDIA SALIDA DE AMINA
# 5 CERAMICA MEDIA
Filtro de Carbón
Tiene que ser carbón activado Normalmente trata una parte del flujo de amina rica.
Es usado para remover hidrocarburos, productos de degradación de aminas, algunas sales y hierro
También sirve como un filtro mecánico.
Puede reducir la corrosividad de la solución de amina Es recomendado para cualquier uso de amina.
Filtración de Carbón Activado
Si el filtro de carbón no esta limpiando la solución, el carbón esta demasiado usado y se debe reponer. El carbón se recomienda que se cambie cada 6 meses. Regeneración de carbón activado es difícil y se hace muy raras veces. Como determinar si el carbón activado esta usado: –
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Un examen de color usando una solución de amina (muestra del carbón en uso y de carbón nuevo) El comienzo o incremento de espumamiento Un incremento en el diferencial de presión. (a veces un retrolavado reduce la diferencial de presión)
Otro Equipo
Enfriadores de Amina Pobre
Tanque de Surge ( Tanque pulmón)
Tanque de Almacenamiento
Enfríador de Amina Pobre
Enfría la amina pobre del intercambiador a la temperatura apropiada para uso en el contactor.
Las condiciones ambientales determina que temperaturas se pueden lograr con la amina pobre.
Tanque Surge
Debe ser lo suficiente grande para mantener el flujo a las bombas durante problemas con el sistema.
Normalmente es un tanque de almacenamiento tipo API.
Tanque de Almacenamiento
Operación –
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Almacenamiento de amina de adición La concentración de Amina normalmente es de 99.9 % Peso Normalmente tiene una purga de nitrógeno o gas natural para prevenir el contacto con oxigeno.
Operación Ideal La operación ideal de una planta de endulzamiento es cuando cuatro sucesos ocurren:
La carga de gases en elpermitido. flujo de salida es ligeramente menorácidos del limite (El gas dulce esta dentro de especificaciones) Las perdidas de amina son aceptables. La corrosión esta dentro de los limites aceptables. La demanda de calor del reherbidor esta a un mínimo.
Estructura Molecular
MethylDiEthanolAmina (MDEA) –
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Amina de Tercera Peso Molecular = 119
GAS/SPEC Plus Producido especialmente para tratamiento de gas natural Servicio Técnico viene con el producto El producto se usa alredor de 50% de concentración. • • •
Ventajas del uso de Solventes basados en MDEA
Incremento en Capacidad Una reducción en el flujo de amina
Ahorros en en Energéticos Reducción niveles de corrosión Selectividad de CO2
Problemas Típicos
No alcanzar las especificaciones. Espumamiento Perdida de Amina Corrosión Degradación y contaminación del equipo Exceso uso de energéticos.
No alcanza las especificaciones de CO2
Si el CO2 contenido en el gas tratado es alto, Revisar: –
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El rango de circulación del solvente esta muy bajo o muy alto. Espumación en la contactora o la regeneradora Solvente o gas de entrada muy frió (< 23 °C) Flujo máximo de gas excedido Mala regeneración del solvente (amina) Perdida de platos o válvulas en la contactora
No alcanza la especificaciones de CO2
Si el CO2 contenido en el gas es Bajo, revisar: –
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El rango del Solvente en circulación es muy alto. Espumación en la contactora La solución de Amina pobre y/o el gas de entrada esta muy caliente causando que la temperatura viaje hacia arriba en la contactora (arriba de 85 o C). Un cambio en la calidad del gas de entrada requiriendo que el proceso sea ajustado.
Espumación
La espumación puede ser detectada antes de que se inicie: –
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Caída de presión en una de las torres. Un incremento repentino en la remoción de gas ácido seguido de una rápida caída de remoción (incrementando la remoción de CO2 y disminuyendo la remoción de H2S) Un cambio inesperado de nivel en cualquier recipiente.
En las etapas finales la espumación, puede causar: –
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Perdida de Amina por arrastre de la contactora, regeneradora o tanque de flasheo. Gas dulce fuera de especificación. Mala regeneración del solvente. La espumación finalmente disminuye la efectividad de la amina.
Causas de Espumación Hidrocarburos. Fluidos para tratamiento de pozos e inhibidores de corrosión. Aceites y solventes para soldar. Sólidos suspendidos (Sulfuro de hierro, partículas de carbón, partículas de oxido de hierro) Productos de degradación de Amina. Agua de adición (Contaminada)
Anti-espumante
Manteniendo el sistema limpio es la mejor prevención!
Antiespumante puede ayudar.
Sobre adición de antiespumante puede causar espumamiento
Puntos de adición Antes de cada Torre (Contactora y Regeneradora) Después del Filtro de Carbón
Si el espumamiento ocurre el la regeneradora se debe proceder a Purgar el Reflujo.
Prevención de la Espumación
Limpieza apropiada de equipo antes de arranque. Filtración adecuada por medio de filtros de carbón o mecánicos. Filtración de gas de entrada Mantener la temperatura de la amina pobre a 5 oC sobre la temperatura del gas entrante para minimizar la condensación de hidrocarburos.
Perdida de Amina
Esta puede ocurrir por: –
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Vaporización Solubilidad Arrastre Degradación Mecánica (operativa: Válvulas abiertas)
Las perdidas por vaporización son normalmente muy bajas referente a las demás causas.
Perdida de Amina
Si la perdida de solvente es excesiva: –
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Fugas y derrames Cambios frecuentes de filtros o carbón Perdidas de la absorbedora por arrastre, emulsión, espumación, o velocidad de gas . Perdidas de la regeneradora por espumación, poca eficiencia de los platos de lavado. Extractores mal diseñados, dañados o faltantes. Platos operados sobre el limite de inundamiento. Degradación del solvente.
GRACIAS POR SU
ATENCION
