Fundamento del proceso de endulzamiento por absorcin con aminas

En trminos, generales, un endulzamiento con aminas se puede sustentar en los siguientes tpicos:

1. Amina utilizada: El tipo de solucin de amina utilizada en el proceso de endulzamiento depender de la cantidad de gas cido en la corriente de gas. Si la concentracin de los gases cidos est por debajo de 5% en volumen, y el caudal a tratar es menor a 50 MMPCND se recomienda utilizar la MEA. Cuando el gas a tratar proviene de gas de refinera se debe de usar la DEA, en trminos generales se puede sealar que la seleccin del solvente ms conveniente est relacionado por la presin parcial del gas cido a la entrada y salida de la planta.

2. Costo de una planta de amina: La planta de endulzamiento con MEA tiene un menor costo que con otra amina, ahora si el caudal de gas a tratar es menor que 25 MMPCND, utilizando MEA el costo ser todava menor, por no requerir un tanque de venteo, como se necesita al utilizar otros solventes diferentes a la MEA.

3. Punto de congelamiento de la amina: En climas tropicales no se recomienda el uso de la DGA, ya que su punto de congelamiento es (-40C). Mientras que la MEA tiene un punto de congelamiento de OC. En todo caso, es necesario hacer resaltar que la seleccin de un proceso de endulzamiento requiere de un minucioso anlisis de las caractersticas del gas que se quiere tratar y de las condicione deseadas para el gas tratado. Desde, luego es necesario hacer una evaluacin de la composicin del gas, del caudal, de las condiciones climticas, regulaciones ambientales. Cada uno de los parmetros sealados interviene directamente en el proceso y afecta de manera diferente a uno u otro tipo de solucin.

4. Utilidad de las aminas en el endulzamiento: Las alcanolaminas ms utilizadas en el proceso de endulzamiento de gas natural son la (MEA), la (DEA) y la (MDEA).

Equipos Necesarios para en el Endulzamiento del Gas con Aminas.

Cuando el proceso de endulzamiento se realizar con aminas, en el diseo de la planta se debe de tener bien en cuenta, el tipo de amina que se utilizar y porque, tambin el proceso (diseo de los equipos y parmetros que se deben de tener en cuenta), algo muy importante para el diseo de la planta son los problemas operacionales de la misma.

Previamente se ha sealado que la utilizacin de los solventes qumicos, para la absorcin de los gases cidos, es uno de los procesos de mayor utilizacin, para el endulzamiento del gas natural.

La seleccin de los solventes a utilizar se fundamenta en la presin y temperatura de operacin, la cantidad de gas cido contenido en la corriente de gas, la selectividad y las especificaciones del gas son tambin de importancia, como lo es la contaminacin del gas de entrada y el control ambiental, adems de las preferencias del cliente.

Diagrama de Flujo de una Planta de Endulzamiento de Aminas

En la figura se presenta un diagrama de flujo de una planta de endulzamiento con Amina, en la misma se observa que la entrada del gas acido es por debajo de la torre de absorcin, mientras que la salida del gas dulce es por arriba de la torre.

La amina reacciona con los gases cidos para formar compuestos de baja efectividad energtica, y por lo tanto se puede descomponer el compuesto formado aplicando energa, recuperando con ello las aminas y eliminando los gases cidos, con lo que la corriente de gas quedara dentro de las normas establecidas para el transporte o comercializacin.

Para una mayor eficiencia debe considerarse que el flujo de gas debe ser pulsante, y el gas debe de estar lejos de su punto de roco, tambin se debe calentar el gas de salida y la amina pobre. Se debe de tener en cuenta, que el depurador de salida limita el arrastre de aminas.

En la figura se observan los siguientes equipos:

A. Separador de entrada: Su principal funcin es eliminar los contaminantes que llegan junto al gas de alimentacin, entre los cuales se encuentran hidrocarburos lquidos, partculas slidas, agua y qumicos utilizados en el tratamiento del gas. Si estos contaminantes no fuesen separados, podran causar graves problemas de contaminacin al proceso de endulzamiento.

B. El absorbedor o contactor. Este aparato est formado por una torre donde entran en contacto el gas cido que llega por la parte inferior de la columna y la solucin de amina pobre o regenerada, que llega por la parte superior. Esta torre trabaja a alta presin y baja temperatura, en este contacto el gas cido es removido de la corriente gaseosa y transferido a la solucin. El gas que sale por el tope de la torre es gas tratado, el cual debe de salir con muy poca cantidad de gas cido, lgicamente esto depender de la eficiencia del proceso de endulzamiento y por ende la eficiencia de los procesos.

C. Tanque de venteo: Es un recipiente que se utiliza para separar el gas que se disuelve en la solucin. Este aparato se instala cuando la presin del absorbedor es mayor a 500 lpcm, y se opera a una presin de 75 lpcm. El propsito principal de este tanque es recuperar los hidrocarburos disueltos en la solucin.

D. Intercambiador de calor amina-amina: El principal objetivo de este aparato es aprovechar el calor que viene de la amina pobre que sale del regenerador. La solucin pobre que sale del rehervidor se enfra al pasar por el intercambiador de calor, mientras que la amina rica que viene del absorbedor se calienta hasta aproximadamente 190F, se recomienda no separar el gas en la tubera, antes de entrar a la columna de regeneracin, si esto ocurre el proceso de corrosin se incrementa en grandes proporciones.

E. Regenerador: Este aparato es la columna en la cual se separa el gas cido de la solucin consta de un acumulador de reflujo, en el cual se condensa el agua que regresa al regenerador por la parte superior, y de un rehervidor, que sirve para suministrarle el calor a la torre. El principal objetivo del regenerador es remover el gas cido contenido en la solucin rica.

F. Tanque de abastecimiento: Este aparato se utiliza para almacenar la solucin pobre, se recomienda tener una constante observacin para mantener el nivel de concentracin de amina, en vista que si la solucin trabaja demasiado diluida o concentrada la planta funciona en forma ineficiente. Tambin se debe tener en cuenta, que si la solucin de amina entra en contacto con el aire, esta reaccionar con el oxgeno, perdiendo con ello la habilidad para la remocin de los componentes cidos del gas, luego se debe tener cuidado, para que no entre aire al tanque de abastecimiento.

G. Bomba de la solucin pobre: Aqu ocurre el abastecimiento a la bomba, por lo cual se incrementa la presin de la solucin pobre de tal manera que la solucin de amina pueda entrar al absorbedor, de tal forma que el proceso pueda realizarse sin mayores problemas operacionales.

H. Recuperador o Reconcentrador: Este aparato es como un rehervidor adicional, que se utiliza para regenerar la solucin, en este recipiente la amina se evapora y regresa a la torre de regeneracin, dejando en el recuperador, los slidos y dems elementos indeseables que daan la solucin. La alimentacin del recuperador llega por el fondo de la torre y el caudal es controlado por un controlador de nivel.

I. Regenerador: El principal objetivo de este aparato es remover el gas cido contenido en la solucin rica. Por lo general en una planta que trabaja con aminas, la torre de regeneracin contiene entre 18 y 24 bandejas, y la solucin pobre entra en el cuarto plato por debajo del tope.

J. Filtros: Este aparato tiene como objetivo filtrar las impurezas, las cuales pueden ocasionar graves problemas operacionales al proceso de endulzamiento.

K. Enfriador de la solucin pobre: Este es una especie de intercambiador de calor adicional, tal como la solucin pobre que sale del regenerador, por lo general tiene una temperatura muy alta, no se puede introducir de esa forma al equipo denominado absorbedor, porque disminuye la capacidad de retencin de componentes cidos. En el intercambiador adicional la solucin fluye de los tubos, en donde la solucin se enfra hasta 10F por encima de la temperatura de entrada del gas al absorbedor.

Consecuencias de no endulzar el gas natural

La presencia de sulfuro de hidrgeno (H2S) que es un gas muy txico incluso en cantidades pequeas puede causar severas irritaciones a la vista y hasta la muerte. Los efectos que ocasiona el sulfuro de hidrgeno dependiendo de la cantidad y el tiempo de exposicin son:

Concentracin de 10 ppm: Esta es la cantidad de (H2S) a la cual se puede exponer una persona durante ocho horas sin que sea afectada.

Concentracin de 70 a 169 ppm: Esta concentracin puede generar ligeros sntomas despus de varias horas de exposicin.

Concentracin de 170 a 300 ppm: Esta es la mxima concentracin que puede ser inhalada sin que se afecte el sistema respiratorio.

Concentracin de 301 a 500: Esta concentracin por ms de 30 minutos se considera peligros para la salud humana

Concentracin 500 a 800: Se considera fatal su inhalacin por de 30 minutos

Una de las principales consecuencias de la presencia de gases cidos es la corrosin. La corrosin es una condicin operacional que se debe manejar en todas las instalaciones de endulzamiento.

GlosarioGas natural: Fluido en estado gaseoso formado por la accin de la naturaleza. Mezcla de hidrocarburos que se encuentra en la naturaleza en estado gaseoso, por s sola o asociada con el petrleo, y que permanece as en condiciones normales de temperatura y presin. Se emplea como combustible domstico, en la generacin de electricidad y como insumo industrial, en petroqumica. En su composicin prevalece el metano, aunque tambin incluye etano y otros hidrocarburos de la cadena parafnica ms pesados y en menor proporcin. Tambin puede contener otros componentes como nitrgeno, sulfuro de hidrgeno, helio, dixido de carbono, agua, etc. Mezcla de hidrocarburos en estado gaseoso que suele obtenerse por el fraccionamiento de la parte ms liviana del petrleo o porque se encuentre libre en yacimientos. Se consigue en el subsuelo en su forma natural y se usa sin que intervenga la mano del hombre en la transformacin de la molcula. Combustible que procede de formaciones geolgicas.Deshidratacin del gas: Trabajo que se realiza para quitarle agua al gas natural o al petrleo hasta satisfacer las condiciones de mercado o del proceso. Mtodo o proceso de tipo mecnico, qumico o elctrico, empleado en la separacin del agua del petrleo o del gas natural. En el gas natural se utiliza la deshidratacin por absorcin (uso de glicoles) y adsorcin (empleo de desecantes slidos).Endulzamiento del gas: Desacidificacin. Eliminacin de los componentes cidos del gas natural, tales como el sulfuro de hidrgeno y el dixido de carbono.