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Tratamiento del
Gas Natural
Msc. Ing. Daniel lvarez Gantier
La Paz, marzo 2013
INTRODUCCIN
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INTRODUCCIN
El proceso de endulzamiento del gas natural, es uno de los procesos de mayor importancia, al cual
debe de ser sometido el gas natural, ya que el
mismo implica la remocin de los gases cidos de
la corriente del gas.
Esta remocin puede realizarse a travs de varios procesos, como lo son la absorcin de los gases
cidos, con solventes qumicos, fsicos y mixtos.
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INTRODUCCIN
Cuando la absorcin ocurre con solventes qumicos, se realiza una reaccin qumica entre el
solvente y los gases que se desea remover.
Cuando se habla de solventes qumicos es imposible no mencionar a las aminas, tanto
primarias, secundarias y terciarias y su selectividad
hacia el dixido de carbono o sulfuro de hidrgeno.
El proceso de endulzamiento implica tambin procesos de absorcin, lecho fijo o lecho seco.
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GLOSARIO DE TRMINOS
Proceso de Endulzamiento del Gas Natural: Este proceso se refiere a la eliminacin de la corriente
de gas natural a los elementos cidos (CO2, H2S),
con el objetivo de dejar el gas dentro de la norma,
sea para el transporte o para la comercializacin y
distribucin e industrializacin, de tal forma que el
gas cumpla con los requerimientos establecidos,
tanto nacional como internacional, que representan
la posibilidad de comercializacin del gas natural.
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GLOSARIO DE TRMINOS
Caracterizacin del Gas Natural:El gas natural es por lo general una mezcla homognea, en
proporciones variables de hidrocarburos
parafnicos, denominados Alcanos, los cuales
responden a la frmula:
(5-1)
Donde N= Nmero de carbonos.
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GLOSARIO DE TRMINOS
Impurezas del gas natural: El gas natural tiene, tambin cantidades menores de gases
inorgnicos, como el Nitrgeno (N2 ), el Dixido de
Carbono ( CO2); Sulfuro de Hidrgeno (H 2S) ;
Monxido de Carbono (C0), Oxgeno ( O2), Vapor
de Agua(H2 0), etc.
Las principales impurezas del gas natural se presentan en el cuadro 5.1:
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Tabla 5.1: Impurezas del Gas natural
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GLOSARIO DE TRMINOS
El vapor de agua ( H20) es una de las impurezas ms comunes en el gas natural y puede causar una serie de problemas operacionales, p.e.interrupcin del flujo de gas o bloqueo de vlvulas e instrumentos por formacin de hidratosde gas.
Tambin participa en la reduccin del valor calorfico del gas, y tambin causa corrosin interna en las instalaciones por accin entre el dixido de carbono u sulfuro de hidrgeno, los cuales reaccionan con el agua condensada.
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GLOSARIO DE TRMINOS
El Dixido de Carbono (CO2 ): Es un gas sin color, olor ni sabor que se encuentra presente en el gas
natural, no es txico, y desempea un importante
papel en el ciclo del carbono.
La contaminacin del dixido de carbono esta relacionada fundamentalmente, con la reaccin que
se produce entre el dixido de carbono y el agua,
para formar sustancias corrosivas, como los
carbonatos, bicarbonatos y cidos.
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GLOSARIO DE TRMINOS
El Acido Sulfhdrico o Sulfuro de Hidrgeno (H 2S ): Este es un gas contaminante presente en el
gas natural, el cual representa una impureza que
debe de eliminarse de la corriente de gas.
La eliminacin debe realizarse antes de que sea inyectado en el sistema de tubera, ya sean de
transporte o distribucin.
En la parte de salud, se tiene que tener en cuenta que los efectos a una exposicin de sustancias
txicas.
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GLOSARIO DE TRMINOS
El Monxido de Carbono (CO): Este es un gas txico incoloro e inodoro.
Es el producto de la combustin incompleta en condiciones de deficiencia de oxgeno.
Si el oxgeno es suficiente, la combustin produce dixido de carbono (C02) de combustibles slidos,
lquidos y gaseosos.
Los artefactos domsticos alimentados con gas, petrleo, querosn, carbn o lea pueden producir
monxido de carbono (CO), en cantidades
excesivas.Maestra en Ingeniera Petrolera, UMSA/FI/INSPET 2013
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GLOSARIO DE TRMINOS
El Nitrgeno (N2 ): Este elemento se encuentra presente en el gas natural que ocasiona una
reduccin en su valor calorfico,
En grandes concentraciones genera la formacin de xidos de Nitrgeno ( NO) X al momento de la
combustin misma lo que puede conducir a la
destruccin de Ozono ( O3) en la atmsfera y
resultan en compuestos contaminantes.
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GLOSARIO DE TRMINOS
Disulfuro de Carbono ( CS2) : En estado puro es un lquido incoloro, es un compuesto voltil y muy
fcilmente inflamable.
Tiene un color caracterstico que empeora si esta impuro, se hidroliza en forma parcial o total
liberando sulfuro de hidrgeno.
Se mezcla completamente con la mayor parte de los disolventes orgnicos.
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EL PROBLEMA
El Sulfuro de Hidrgeno es altamente txico, y en presencia de agua forma un cido corrosivo.
El lmite de presencia del Dulfuro de hidrgeno para exposiciones prolongadas es de (TLV)= 10
ppmv.
Las concentraciones mayores a 1000 ppmv son suficientes para matar a una persona en minutos.
De igual manera estn presentes otras especies como (CS2), mercaptanos (RSH) y sulfuros (RSR).
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CONCENTRACIONES DE CIDOS EN EL GAS
En muchos de los gases naturales que se tienen en Estados Unidos y en una gran mayora de los gases
de Bolivia estn libres de cidos.
Meyer defini una sub cualidad del gas con contenidos en CO2< 2,0%, Nitrgeno N2< 4% y
Sulfuro de hidrgeno > 4 ppmv.
Por cierto estos contenidos evitan que los gases puedan ser tratados ahorrndose de esta manera
una cantidad de dinero.
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PROCESOS
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Proceso de Endulzamiento
INTRODUCCIN
Proceso de Endulzamiento del Gas Natural: Este proceso tiene como objetivo la eliminacin de los
componentes cidos del gas natural, en especial
el Sulfuro de Hidrgeno (H2S) y Dixido de
Carbono (C02).
Aunque, otros componentes cidos como lo son el Sulfuro de Carbonillo (C0S) y el Disulfuro de
Carbono (CS2), son de gran importancia debido a
su tendencia a daar las soluciones qumicas
que se utilizan para endulzar el gas.
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INTRODUCCIN 2
El agua interviene muy fuertemente en la composicin del gas y en la concentracin de las
soluciones que se utilizan en los sistemas de
amina.
La diferencia molar de ambas condiciones establece la cantidad de gas cido que se va a
extraer y que lgicamente define el diseo de los
equipos y el proceso que se deba a utilizar, en el
endulzamiento, de tal forma que sea efectivo, de
fcil aplicabilidad y adems econmico.
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PROCESOS
El proceso de endulzamiento se puede realizar a travs de los siguientes procesos:
a.- Absorcin de los Gases cidos: Este proceso se realiza a travs de solventes qumicos, fsicos y mixtos
b.- Endulzamiento a travs de los Lechos Slidos.
En este caso para la eliminacin de los gases cidos se utilizan los tamices moleculares, las esponjas de hierro, SULFATREAT y el xido de zinc.
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PROCESOS
c.- Conversin Directa:
d.- Secuestrantes Qumicos:
e.- Utilizacin de Membrana
f.- Destilacin Extractiva
a.- Procesos de Absorcin. Se entiende por absorcin a la operacin unitaria en la que la
transferencia de masa tiene lugar de la fase de
vapor a la fase lquida.
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B. LECHOS SLIDOS
B.Lechos Slidos: Un lecho slido es un conjunto de productos slidos (mallas moleculares, slica,
almina) utilizados en la industria del gas.
Tambin se puede utilizar el trmino Lecho Seco, que es un material que no utiliza lquidos, por
ejemplo las esponjas de hierro, que se utilizan
para retener el sulfuro de la corriente de gas
natural.
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C. PROCESOS DE ADSORCIN
C.Procesos de Adsorcin La adsorcin es la operacin unitaria que se realiza al poner en
contacto un slido con una mezcla fluida.
Las condiciones en que se produce el contacto son tales que una parte del fluido resulta adsorbida por
la superficie del slido, con los que composicin del
fluido no adsorbida resultada alterada.
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D. PROCESOS DE CONVERSIN DIRECTA
D.Procesos de Conversin Directa. Se refiere a la transformacin del sulfuro de hidrgeno en azufre
elemental a partir de los gases de cola.
Este proceso es de gran importancia, ya que permite obtener azufre, en forma natural, el cual
despus es utilizado para la formacin de cido
sulfrico y productos petroqumicos.
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D. PROCESOS DE CONVERSIN DIRECTA
d.- Utilizacin de Secuestrantes La eliminacin de los gases cidos de la
corriente de natural, se puede realizar utilizando secuestrantes qumicos, como la
triazina, y otros componentes.
e.- Remocin con Membranas Se refiere a la remocin del gas cido por
membranas, proceso que ocurre cuando el gas es retirado de una corriente, en
este caso retiras los gases cidos de la corriente de gas natural.
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D. PROCESOS DE CONVERSIN DIRECTA
D.- Utilizacin de Secuestrantes: La eliminacin de los gases cidos de la corriente de natural, se
puede realizar utilizando secuestrantes qumicos,
como la triazina, y otros componentes.
E.- Remocin con Membranas: Se refiere a la remocin del gas cido por membranas, proceso
que ocurre cuando el gas es retirado de una
corriente, en este caso se retiran los gases cidos
de la corriente de gas natural.
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SELECCIN DE UN PROCESO DE ENDULZAMIENTO
Seleccin de un Proceso de Endulzamiento: Los factores ha considerar para la seleccin de un
proceso de endulzamiento de gas natural:
a.- Regulaciones de gases cidos en el medio ambiente: En este se refiere a las cantidad de
gases cidos permitidas en le medio ambiente
b.- Tipo y concentracin de las impurezas en el gas cido
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Figura 5-1: Procesos para la remocin de gas cido
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SELECCIN DE UN PROCESO DE ENDULZAMIENTO
c.- Espeficaciones en el gas residual o gas dulce
d.- temperatura y presin del gas cido y del gas dulce
e.- Caudal del a tratar
f.- Proceso de Corrosin
g.- Requerimientos de selectividad
h.- Costos de operacin del proceso de endulzamiento
i.- Especificaciones de los productos lquidos
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PROCESOS DE ABSORCIN
Endulzamiento del Gas Natural a travs del Proceso de Absorcin :El proceso de Absorcin
se define como La penetracin o desaparicin
aparente de molculas o iones de una o ms
sustancias en el interior de un slido o lquido.
La absorcin es un proceso para separar mezclas en sus constituyentes, aprovechando la ventaja de
que algunos componentes son fcilmente
absorbibles.
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PROCESOS DE ABSORCIN
En el caso del endulzamiento de gas natural, el proceso de absorcin se realiza utilizando solventes
qumicos, fsicos, hbridos o mixtos.
La utilizacin de solventes qumicos involucra una reaccin qumica entre el gas cido a ser removido
y la sustancia que se esta utilizando en la
absorcin, la cual puede tener la propiedad de
reaccionar qumicamente o no con el gas cido, lo
que hace la mayor diferenciacin del proceso en si.
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PROCESOS DE ABSORCIN
Endulzamiento del Gas Natural a travs de la Absorcin de Gases: Para el endulzamiento de
gas natural, a travs del proceso de absorcin de
gases, se debe tener en cuenta las condiciones
del gas a tratar, lo que implica Concentracin de
impurezas; Temperatura y presin disponible.;
Volumen de gas a procesar; Composicin de
Hidrocarburos.; Selectividad de los gases cidos
por mover; Especificaciones del gas cido residual.
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PROCESOS DE ABSORCIN
El proceso de
endulzamiento a travs de la absorcin de gases se puede clasificar de acuerdo al
tipo de reaccin que presente:
a.- Reaccin Qumica (proceso con Aminas)
b.- Reaccin Fsicas (Solventes Fsicos)
c.- Reaccin Combinada de ambas (Solventes Mixtos)
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PROCESO DE ENDULZAMIENTO CON AMINAS
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