REMOCIÓN DEL MERCURIO emi
INTRODUCCIÓN El mercurio es un componente que 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 g/Nm3, si bien se ha informado valores mayores. Las formas de mercurio: • Elemental • Orgánico (metilmercurio, dimetil mercurio) • Inorgánico (nitrato de mercurio y el sulfuro de mercurio) El mercurio es un contaminante natural que proviene del reservorio (usualmente su presencia no se monitorea en la etapa de desarrollo del yacimiento). Se adsorbe al metal en: instalaciones de fondo, cabeza de pozo, line pipe y en toda la planta de tratamiento (PTG o PTC). Los procesos de tratamiento habituales de gas natural remueven mercurio pero no en forma total, la diferencia queda retenida en planta o pasa a las fases líquidas que egresen también de la planta.
OBJETIVO GENERAL La razón principal para eliminar el mercurio del gas natural es la protección de aluminio aguas abajo en los intercambiadores de calor, como los utilizados en las plantas criogénicas, recuperación de hidrocarburos de gas natural y en plantas de licuefacción de gas natural. OBJETIVO ESPECÍFICO
El mercurio ha causado numerosas fallas en intercambiadores de aluminio. Esto amalgamado con el aluminio, resultando en una falla mecánica y las fugas de gas. Dado que el nivel de mercurio que se puede tolerar no está establecido, la mayoría de los operadores quieren removerlo totalmente. Es decir; eliminar a un nivel donde no pueda ser detectada con la capacidad analítica disponible.
MECANISMOS DE DEGRADACIÓN Los mecanismos por los cuales el Hg puede degradar las aleaciones de aluminio son básicamente tres:
A) Amalgamación.
C) Fragilización por metal líquido.
B) Corrosión de amalgama.
A) AMALGAMACIÓN
Es el proceso por el cual el Hg forma soluciones líquidas con metales tales como Al, Sn, Au, Ag y Zn. No requiere agua para desarrollarse.
A) AMALGAMACIÓN
1. La película de óxido formada natural o intencionalmente sobre su En el caso del Al, la superficie le confiere cierta formación de amalgama protección. Si bien esta enfrenta dos problemas: capa protectora no es completamente homogénea y puede tener defectos, la tensión superficial del Hg dificulta su penetración. 2. La solubilidad de Al en la amalgama es baja, y se necesitan en consecuencia cantidades significativas de Hg para disolver una pequeña porción de Al. Se manifiesta como un picado o un decapado superficial.
B) CORROSIÓN DE AMALGAMA Ocurre cuando el Hg y el aluminio se amalgaman en presencia de humedad: Hg + Al Hg(Al) (amalgamación) Hg(Al) + 6 H2O Al2O3.3H2O + 3 H2 + Hg Hg + Al Hg(Al) (amalgamación) Dado que el Hg se regenera, la reacción es auto-propagante en la medida en que exista agua. La diferencia entre la Si existen suficiente amalgamación simple y la humedad y Hg, la corrosión de amalgama, es que penetración es rápida, ésta requiere agua y se propaga aunque no tanto como en el con cantidades minúsculas de mecanismo de fragilización Hg. Estas condiciones pueden que veremos después. presentarse durante las operaciones de mantenimiento o desescarchado de la unidad. Ocasionalmente en la inspección con el baroscopio se ven picaduras en múltiples, con apariencia de puntos blancos.
NIVELES ACEPTABLES DE MERCURIO Para plantas criogénicas de gas con equipamiento de aluminio, son generalmente aceptadas las siguientes recomendaciones sobre el contenido de Hg del gas de alimentación: • Concentraciones inferiores a 0,01 g/Nm3: son admisibles sin tomar precaución alguna. • Concentraciones entre 0,01 y 0,1g/Nm3: son admisibles siempre que los equipos construidos en aleación de aluminio estén diseñados para soportar la agresión del mercurio. • Concentraciones superiores a 0,1 g/Nm3: deben tratarse con removedor específico.
IMPACTO EN ACEROS; SITIOS DE ACUMULACIÓN DEL MERCURIO ADSORCIÓN
Es una observación común que el contenido de Hg del gas disminuye a medida que aumenta el tiempo de residencia del gas en una tubería de acero.
Este fenómeno se debe a que el Hg transportado por el gas es adsorbido químicamente por los óxidos y sulfuros de hierro existentes en las paredes internas de las cañerías, sin formar amalgama. Parte del Hg adsorbido reacciona para formar compuestos no volátiles, principalmente HgS si está presente el H2S. Hg se ha esferas de licuado de
Similar acumulación de observado en paredes de almacenamiento de gas petróleo. No existen relaciones que permitan predecir el grado de contaminación de una instalación de acero a partir de las condiciones operativas.
Sin embargo, de las observaciones efectuadas se pueden extraer algunas conclusiones:
• Los ductos y equipos adsorberán Hg independientemente de la concentración de Hg del gas. • No se conoce un límite superior para la cantidad de Hg que puede acumularse por unidad de superficie de acero. • Las tuberías nuevas adsorben más Hg que las antiguas, dado que a medida que la tubería envejece, los sitios de la superficie disponibles para la quimisorción disminuyen. • En acero inoxidable, la cantidad de Hg adsorbida es siempre menor que en acero al carbono. • No se conocen casos de fallas de tuberías o equipamiento de acero en plantas atribuidos directa o indirectamente al Hg transportado por el gas, ya sea por fragilidad inducida por metal líquido o por corrosión acuosa.
TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL PARA REMOVER MERCURIO (HG) MUESTREO
Aún no existe información precisa sobre la forma en que el mercurio se distribuye cuando un flujo de líquido, tal como condensados de gas natural, es fraccionado.
Con un nivel de mercurio tan bajo, obtener análisis precisos requiere el máximo cuidado. Lo ideal es obtener una muestra representativa de una línea de proceso; requiere una sonda para muestras especiales, como muestra en la Figura 1. Incluso una pequeña cantidad de sólidos presentes en el sistema de muestreo que afectan a las lecturas por un tiempo muy largo.
SISTEMA DE MONITOREO PARA GAS NATURAL El Gas natural a menudo contiene mercurio en concentraciones que varían desde abajo de1 a arriba de 10000 μg/m3. El mercurio es tóxico y potencialmente perjudicial: se puede corroer o fragilizar componentes de la planta de gas. Las plantas de gas natural remueven el mercurio con las unidades de absorción de mercurio (MRUs). MRUs usan absorbedores de cama fija. El Sistema de Monitoreo de Mercurio es una herramienta ideal para determinar la eficacia de cada MRU 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 Ha diseñado un sistema de vigilancia automática y continua de los niveles de mercurio en gas natural y otros gases inflamables. Instalamos el analizador de mercurio (y accesorios como un calibrador) presión en un recinto que está aprobado para su uso incluso en zonas peligrosas. Un acalorado sistema toma la muestra y la conduce hasta el analizador a través de tubos de acero inoxidable que ha sido superficialmente tratado para ultra-baja absorción .Cuenta con un sensor de gas que cerrará el sistema y detendrá el flujo de gas de la muestra, si se detecta cualquier fuga.
DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS Filtro de Sirven para poder evitar REACTOR DE partículas.REMOCIÓN DE MERCURIO.-El reactor es un recipiente vertical que tiene desde en su parte interna lo siguiente: arrastre de sólidos los reactores a todosEn la parte encuentra una de capa de esferas tiene la lossuperior equiposseaguas debajo la unidad de que URC. función de retener los hidrocarburos pesados (parafinas). Luego continúa el lecho de Sirven adsorción de mercurio compuesto Aeroenfriador.para enfriar la corrientepordeuna capa reactivo, que por es elelencargado de reducir gas de quematerial fue precalentado intercambiador de el contenido de mercurio del gas mediante un proceso de reacción calor, no dereversible. esa manera la temperatura del gasDebajo de química El absorbente es no regenerativo. salida URC esreactivo igual asela encuentran temperatura gasde del lechodedella material dosdel capas de entrada URC.cerámico de diferentes diámetros, en esferas inertesde de la material el cabezal inferior del recipiente se encuentra relleno de esferas cerámicas inertes.
MÉTODO DE ELIMINACIÓN DE adsorbentes HgSIV MERCURIO fueron creados para eliminar
Los el mercurio en tamices moleculares existentes en las unidades de adsorción. Ya que las plantas criogénicas tienen la necesidad de contar con secador de tamiz molecular, estas ya existen en la mayoría de las plantas de recuperación de gas natural líquido. Los Adsorbentes moleculares son HgSIV productos tamiz que contienen plata (Ag) en la superficie exterior de la pastilla tamiz molecular. El mercurio del fluido de proceso (ya sea gas o líquido) se amalgama con la plata, y un fluido libre de mercurio del proceso en seco se obtiene. Físicamente, los adsorbentes HgSIV tienen una apariencia similar a la convencional de tamices moleculares
OPCIONES DE PROCESO ADSORBENTES En esta opción de proceso, el mercurio es eliminado de la corriente de alimentación, y deja el proceso como una HgSIV adsorbentes se pueden utilizar en una unidad corriente líquida por separado.
independiente o en combinación con a granel, no renovables lechos de eliminación de mercurio en el circuito de regeneración de gas. Los lechos adsorbentes no renovables son eficaces para la eliminación de mercurio en grandes cantidades, pero muchas veces no prestan la eliminación del mercurio total.
OPCIONES DE PROCESO REGENERACIÓN DEL GAS NATURAL Un número de técnicas disponibles para proteger las partes de la planta criogénica, produce GLP sin mercurio, y evitar el mercurio pase al sistema de combustible o en las línea de gas. Un sistema de este tipo se muestra en la Figura. Aquí, la regeneración de gas, después de haber sido enfriado y se pasa a través de un separador, se envía a través de una cama pequeña de absorbente, como el carbón activado de azufre-cargado. Sólo una pequeña cama es necesario por dos razones. La corriente de gas de regeneración es mucho más pequeña en volumen que la corriente del proceso. Por otra parte, sólo la eliminación masiva de mercurio es necesario. La concentración de mercurio no es necesario a nivel 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 renovable no es necesario.
CONCLUSIONES •Si el mercurio está presente y se remueve, debe preverse el monitoreo del proceso de remoción en forma periódica, ya que los procesos no criogénicos son selectivos a ciertas especies.
