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REMOCIÓN DEL NITRÓGENO DEL GAS NATURAL 1. INTRODUCCIÓN.La industria petrolera industria petrolera es la tercera generadora de óxidos de nitrógeno, los gases del óxido de nitrógeno son un grupo grupo de gases ue co!"inan nitrógeno # ox$geno% ox$geno% los óxidos de nitrógeno reaccionan con la lu& solar. lu& solar. 'stos gases son ta!"i(n co!ponentes de la llu)ia la llu)ia *cida, *cida, la exposición a exposición a altos ni)eles de óxidos de nitrógeno pueden causar n*useas, irritación de los o+os # la nari&, or!ando ede!as pul!onares. 'n general, la corriente de gas natural posee, i!pure&as o conta!inantes co!o nitrógeno, idrógeno, an$drido car"ónico, # suluro de idrógeno. 'l idrógeno # el nitrógeno son gases inertes ue solo )an a aectar el poder calor$ico del gas # ta!"i(n, lógica!ente, el costo de transporte. ientras ue el an$drido car"ónico /CO0 # el suluro de idrógeno, or!an *cidos o soluciones *cidas en presencia del agua contenida en el gas. 'stas sustancias son !u# indesea"les # de"en eli!inarse del gas natural. 'n la actualidad, los a)ances en los procesos de trata!iento de gas son unda!ental!ente pro!o)idos por2
Reducción de e!isiones a la at!ósera. 'iciencia energ(tica de procesos in)olucrados. 3lto grado de conta!inación ue presentan los gases en la actualidad
'l Nitrógeno es ligera!ente ligera!ente !*s li)iano ue el aire # ligera!ente ligera!ente solu"le solu"le en agua. 4e tiene el concepto concepto de ue es un gas inerte # ta!"i(n ta!"i(n es utili&ado utili&ado co!o tal. 5ste or!a óxido n$trico # dióxido dióxido de Nitrógeno Nitrógeno con ox$geno, a!oniaco con idrógeno # suluro de Nitrógeno con a&ure.
0. O67'TI8O4 D'L 9RU:O.Descri"ir el proceso de re!oción de nitrógeno ue se encuentra en el gas natural a partir de trata!ientos criog(nicos, adsorción., serparacion de !e!"ranas.
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;. 3RCO T'ÓRICO.;.1.
> 's una !e&cla de idrocar"uros ue se encuentran en el su"suelo en estado gaseoso o en disolución con el petróleo2
9as Natural 3sociado .- 4e produce aco!pa?ando al :etróleo 9as Natural No 3sociado .- 4e produce sin presencia de :etróleo
'l gas natural es una !e&cla de idrocar"uros li)ianos en estado gaseoso, ue en su !a#or parte est* co!puesta por !etano # etano, # en !enor proporción por propano, "utanos, pentanos e idrocar"uros !*s pesados. 4i el contenido de idrocar"uros de orden superior al !etano es alto se le deno!ina gas rico, de lo contrario se conoce co!o gas seco. Las principales i!pure&as ue puede contener la !e&cla son )apor de agua, gas car"ónico, nitrógeno, suluro de idrógeno # elio, entre otros.
Características del Gas Natural
Co!"usti"le ósil. Inodoro e incoloro. Co!parati)a!ente tiene una co!"ustión !*s li!pia ue otros co!"usti"les /!enor cantidad de
CO0, CO, NO0, 4 # ceni&as. otores # ue!adores ue usan gas son *ciles de li!piar # conser)ar.
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Constituyentes del gas natural
Esue!a de "rocesa!iento del gas
;.0.
NITRÓ9'NO
Constitu#e
el @AB en )olu!en de la at!ósera
terrestre,
en
!ol(culas
de N0, aunue el Nitrógeno es un
donde
se
presenta
co!o
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ele!ento para la )ida, los co!puestos de Nitrógeno no son particular!ente a"undantes en la corte&a terrestre. 4e puede encontrar en2
La corte&a terrestre en cantidad li!itada /nitratos. 6a+o la or!a org*nica /en las plantas # en organis!os )i)os o !uertos ue conor!an el
u!us 6a+o la or!a !ineral /a!on$aco per!itiendo contri"uir a la ertilidad del suelo.
'l Nitrógeno /N0 es un gas incoloro, inoloro e ins$pido ue or!a el @A.B del aire ue respira!os. 'l Nitrógeno es un gas no inla!a"le # no sostiene la co!"ustión. 'l Nitrógeno es ligera!ente !*s li)iano ue el aire # ligera!ente solu"le en agua. 4e tiene el concepto de ue es un gas inerte # ta!"i(n es utili&ado co!o tal. 5ste or!a óxido n$trico # dióxido de Nitrógeno con ox$geno, a!oniaco con idrógeno # suluro de Nitrógeno con a&ure. Los co!puestos de Nitrógeno se or!an a tra)(s de procesos "iológicos. Los co!puestos se or!an ta!"i(n a altas te!peraturas o a !oderadas te!peraturas con a#uda de un catali&ador. 3 altas te!peraturas el Nitrógeno se puede co!"inar con !etales acti)os co!o el litio, el !agnesio # el titanio para or!ar nitruros. 'l Nitrógeno es necesario para )arios procesos "iológicos, # se utili&a co!o un ertili&ante, usual!ente del a!oniaco o co!puestos "asados en a!oniaco. ;.;.
R'CE3FO D' NITRÓ9'NO
'xisten tres !(todos "*sicos para re!oción el nitrógeno del gas natural
Destilación criog(nico 3dsorción 4eparación por !e!"ranas
#lanta de Eli!inaci$n de Nitr$geno %NRU&
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'l
proceso
consiste ue porción gas
en una del seco
pro)eniente de
las
plantas
de
recuperación de /l$uidos
N9L de
9as Natural Criog(nica 1 # Criog(nica 0 ser* procesado en la planta de eli!inación de nitrógeno para re!o)er el nitrógeno a un ni)el de 1.0B !ol. La planta NRU /exclu#endo la sección de !e&clado est* dise?ada para una capacidad !*xi!a de G; !!pcsd usando dos trenes NRU # tres co!presores de gas producto. Las secciones de enria!iento de gas # pre separación to!an el gas de ali!entación de alta presión el cual se enr$a contra las corrientes de retorno de producto # se su!inistra a la colu!na de pre separación la cual produce !etano l$uido ue es e)aporado # recalentado en una serie de ni)eles de presión /"a+a presión, !edia presión, alta presión # corriente de regeneración # un )apor rico en nitrógeno ue se en)$a a la sección de reca&o de nitrógeno para procesa!iento adicional.
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La
sección
reca&o
de
nitrógeno NRU
de
de
to!a
la el
caudal superior en nitrógeno /H0 a 1 B !ol pro)eniente del recipiente de relu+o
de
separación
pre #
!ediante
un
proceso
de
condensación, reducción de presión # separación de ases, produce H caudales de ali!entación a una colu!na de reca&o de nitrógeno, !axi!i&ando as$ la eiciencia ter!odin*!ica. 'sta colu!na opera a "a+a presión # produce co!o producto de ondo !etano ue contiene !enos de 1.0 B !ol de nitrógeno # un nitrógeno residual en la corriente )apor del do!o ue contiene !enos de .A B !ol de !etano. 'L proceso NRU consiste en iltración # Unidad de Reca&o de nitrógeno /dos trenes # co!presores de gas de producto operados por tur"inas /tres trenes.
Recu"eraci$n de los líuidos del GN 4e utili&a otra destilación criog(nica, para o"tener2 'tano :ropano Iso"utano N- "utano :entanos
;.;.1. D'4TIL3CIÓN CRIO95NIC3 La destilación criog(nica es el !(todo !*s co!Jn para re!o)er el Nitrógeno, #a sea en el gas natural /9N o en la separación del aire, co!o #a se )io, los !(todos criog(nicos son los !*s econó!icos # "rindan !a#or rendi!iento en la separación del Nitrógeno.
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Destilaci$n Criog'nica en el Gas Natural 'l !(todo !*s co!Jn para re!o)er el Nitrógeno del gas es la destilación criog(nica. 'l Te 'ngineering Data 6ooK /0H" se?ala ue para concentraciones ue est(n por de de"a+o del 0B N0 se puede ,
utili&ar un dise?o de una colu!na si!ple. :ara concentraciones !*s altas, una colu!na dual es !e+or. Con la adición de un co!presor de recicla+e, se puede utili&ar a "a+os contenidos de N0
La (igura )*+ !uestra un diagra!a de lu+o de una U4N de dos colu!nas, el luido de ali!entación contiene 1B N0 de un des!etani&ador en una planta de tur"o expansión. 'l gas del des!etani&ador al co!ien&o, es enriado por un interca!"io t(r!ico, reducción de presión # ali!enta una colu!na de destilación operando a 1@. Kgc!0g /0 psig. 'l producto de ondo de esta colu!na a alta presión es reducido en presión para enriar la corriente a -11MC /0HM. 'sta corriente, co!"inada con el producto
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de la segunda colu!na a "a+a presión, ali!enta a un interca!"iador de calor en la ci!a de la colu!na a alta presión para pro)eer el relu+o necesario. Despu(s de la ca"e&a de la colu!na a alta presión, lu#e a tra)(s de tres interca!"iadores de calor, la corriente es reducida en presión a aproxi!ada!ente 1 Kgc!0g /1 psig, # entra a la colu!na de "a+a presión a -1AHMC /-;M. 'l lu+o despu(s de la ca"e&a es aproxi!ada!ente AB N0 # el producto del ondo es aproxi!ada!ente AB CEH
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;.;.0. 3D4ORCIÓN :OR C36IO D' :R'4IÓN /:43 Despu(s de la destilación criog(nica, la adsorción por ca!"io de presión /:43 es pro"a"le!ente el proceso utili&ado !*s )ia"le. Las dierencias entre la polaridad de las especies adsor"idas # el ta!a?o pro)een el signiicado de la adsorción en la separación. La cantidad adsor"ida depende de cuatro actores2
'l adsor"ente por si !is!o Las especies ue )an a ser adsor"idas Te!peratura La presión parcial de las especies adsor"idas.
Una )e& ue el adsor"ente # las especies adsor"idas an sido elegidas, la te!peratura # la presión parcial se con)ierten en las )aria"les go"ernantes. Todas las separaciones industriales de adsorción regenerati)as en)uel)en dos pasos2 adsorción para separar las especies, seguido de desorción # re!oción de las especies adsor"idas para preparar al adsor"ente para !*s uso 'n siste!as de gas natural, para el retiro a granel de un co!ponente de otro co!o puede ser la re!oción del CO0 o del N0 del gas natural para ponerlo dentro de especiicaciones, :43 puede ser la opción por ue las concentraciones de las especies adsor"idas son altas # el calor de adsorción es "a+o. 'l adsor"ente :uerta olecular /!olecular gate es una nue)a a!ilia de ta!ices !oleculares con un ta!a?o de poro a+usta"le. Durante el proceso de a"ricación, el ta!a?o de poro se esta"lece de !odo ue N0 # o CO0 se eli!inan de la corriente de ali!entación conta!inada !ientras ue el !etano no puede entrar en el poro # lu#e a tra)(s del leco i+o de adsor"ente co!o gas de )enta en presión de ali!entación cerca. 'ste aorro de presión es una )enta+a i!portante para el proceso. a ue el CO0 es una !ol(cula aJn !*s peue?o ue se puede retirar *cil!ente.
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,ig* )*- Esue!a del ta!a.o de "oro adsor/ente del MOLECULAR GATE y del ta!a.o relati0o de la !ol'cula*
'l adsor"ente se aplica en un siste!a de adsorción por oscilación o ca!"io depresión /:43 en donde, este siste!a, unciona !odiicando la presión de un paso o punto de ali!entación a alta presión ue a"sor"e el Nitrógeno a una etapa o punto de regeneración de "a+a presión para eli!inar el nitrógeno a"sor"ido pre)ia!ente. Dado ue el !etano no ca"e en el poro del adsor"ente, el Nitrógeno pasa a tra)(s de la ca!a a la presión de ali!entación / ,igura )*- y )*1&
,ig* )*1* Diagra!a de (lu2o del MOLECULAR GATE :or lo general se utili&an tres o cuatro )asos de adsor"ente, la ali!entación conta!inada lu#e acia arri"a !ientras ue el adsor"ente atrapa # separa el Nitrógeno # el CO0 del 9N de+ando la parte superior de la )asi+a. Una peue?a corriente de recicla+e se !anda nue)a!ente a la corriente de ali!entación para !e+orar la recuperación de !etano general!ente !a#or al B. Cuando el adsor"ente se satura de N0 # CO0 se regenera poni(ndolo en )ac$o # aplic*ndole una peue?a purga con !etano;0.
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;.;.;. '6R3N34 Las !e!"ranas tradicionales utili&adas para la re!oción del CO0 est*n ecas de un solo pol$!ero, co!o puede ser acetato de celulosa, triacetato de celulosa o polii!ida. 'stas !e!"ranas son conocidas co!o asi!(tricas. Los poros su"#acentes pro)een ortale&a !ec*nica% la capa delgada es responsa"le de las propiedades de separación. Los pol$!eros ue exi"en una "uena separación pueden no ser ideales para pro)eer soporte !ec*nico ni esta"ilidad u$!ica a largo pla&o. 4e pueden a"ricar !e+ores !e!"ranas si se co!"ina el rendi!iento con la resistencia. 9racias a la in)estigación en tecnolog$a de !e!"ranas se desarrollaron este tipo de !e!"ranas con estas capacidades # ueron especial!ente dise?adas para el !ercado del gas natural. 'n la ,ig* )*3 se !uestra la sección trans)ersal de este tipo de !e!"ranas. La !e!"rana consiste de tres capas2 una *"rica no te+ida ue sir)e co!o la !e!"rana de sustrato /la red de apo#o% una capa de !icro poros resistentes a sol)entes, duro # dura"le pro)ee apo#o !ec*nico sin resistencia de transerencia de !asa% # una capa selecti)a no porosa, li"re de deectos, reali&a la separación.
,ig* )*3 Secci$n trans0ersal de una !e!/rana co!"uesta* 'ste arreglo per!ite a cada una de las capas elegir independiente!ente para opti!i&ar su unción2 la capa de selección para lu+o alto # para la selecti)idad, # las capas de apo#o para esta"ilidad tanto !ec*nica co!o u$!ica sin inluenciar la separación. Capas espec$icas de selección se de"en utili&ar para separaciones puntuales, a"riendo a nue)as aplicaciones la separación de idrocar"uros ligeros # Nitrógeno de idrocar"uros pesados.
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RE4ISIÓN 5I5LIOGR6,ICA*7 ttps2es.slidesare.netexarKun!xgas-natural-01H0@@@ ttp2PPP.perupetro.co!.pePpsPc!connectAH";0d-0ac;-H@-A1c1HG1@A0ACarlaQ6asicaQso"reQ9asNatural.pd=OD37:'R'4 ttp2PPP.iapg.org.arsectorese)entose)entoslistadospresentaciones+ornadasH.pd ttp2PPP.inst.esInstSe"ContenidosDocu!entacionTextosOnline'nciclopediaOITto!o;@A.pd ttp2PPP.!onograias.co!tra"a+osGanalisis-conta!inantes-petroleo-crudoanalisis-conta!inantespetroleo-crudo.st!l ttps2es.slidesare.net'ricKaTa!"o@Atexto-de-reinacin-;;00
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5ANCO DE #REGUNTAS*7 8* 9Cu:les son los "rinci"ales i!"ure;as en el gas natural<* Las principales i!pure&as ue puede contener la !e&cla son )apor de agua, gas car"ónico, nitrógeno, suluro de idrógeno # elio, entre otros.
+* 9Cu:les son las características "rinci"ales del gas natural< Co!"usti"le ósil. Inodoro e incoloro. Co!parati)a!ente tiene una co!"ustión !*s li!pia ue otros co!"usti"les /!enor • • •
cantidad de CO0, CO, NO0, 4 # ceni&as. otores # ue!adores ue usan gas son *ciles de li!piar # conser)ar. )* 9Cu:les son los "rocesos "ara la re!oci$n de nitr$geno del gas natural< - destilación criog(nico - adsorción - separación por !e!"ranas =* 9 >u' es la destilaci$n criogen'tica La destilación criog(nica es el !(todo !*s co!Jn para re!o)er el nitrógeno, #a sea en el gas •
natural /gn o en la separación del aire, co!o #a se )io, los !(todos criog(nicos son los !*s econó!icos # "rindan !a#or rendi!iento en la separación del nitrógeno. -* 9Cuales son las características ue tiene el nitr$geno< 'l Nitrógeno /N0 es un gas incoloro, inoloro e ins$pido ue or!a el @A.B del aire ue respira!os. 'l Nitrógeno es un gas no inla!a"le # no sostiene la co!"ustión. 'l Nitrógeno es ligera!ente !*s li)iano ue el aire # ligera!ente solu"le en agua. 4e tiene el concepto de ue es un gas inerte # ta!"i(n es utili&ado co!o tal. 1* 9Cu:les son los (actores ue a(ecta en el "roceso de adsorci$n< 'l adsor"ente por si !is!o Las especies ue )an a ser adsor"idas Te!peratura La presión parcial de las especies adsor"idas. 3* 9C$!o (unciona el siste!a de adsorci$n "or oscilaci$n< unciona !odiicando la presión de un paso o punto de ali!entación a alta presión ue a"sor"e el Nitrógeno a una etapa o punto de regeneración de "a+a presión para eli!inar el nitrógeno a"sor"ido pre)ia!ente. Dado ue el !etano no ca"e en el poro del adsor"ente, el Nitrógeno pasa a tra)(s de la ca!a a la presión de ali!entación
