1. PROCESO DE ENDULZAMIENTO DEL GAS NATURALGeneralmente el gas natural que se produce a nivel mundial contiene CO2. Adems, contiene tambin H2S. Ambos compuestos son ligeramente solubles en agua; cuando estos gases se disuelven en agua forman una solucin medianamente acidificada, razn por la que estos compuestos son llamados gases cidos. Cuando un gas natural excede las especificaciones por H2S y/o CO2 se denomina un gas agrio; tiene que ser tratado para removerle el gas cido. Como el H2S reacciona con muchos compuestos, hay una gran variedad de procesos para extraerlo qumicamente. En pequeas concentraciones, es econmica su remocin hacindolo reaccionar con compuestos slidos secos como el xido de hierro o el xido de zinc. Cuando las concentraciones son altas, se usan los solventes. En cuanto al CO2, se extrae solamente usando solventes. Por el contrario, cuando el contenido de estos compuestos en el gas natural est por debajo de los lmites especificados para gas de venta, se dice que es un gas dulce.El gas natural que tiene concentraciones de H2S y CO2 por encima de los lmites permisibles1.1. Criterios De Seleccin De Procesos De acuerdo al tipo de contaminantes, se debe escoger el tipo de proceso a utilizar para el endulzamiento del gas natural, adems se debe establecer que amina sera la ms adecuada en relacin a los contaminantes presentes en nuestro gas.

Gua para la seleccin de procesosContaminanteAminas(DEA)Solv. Fsicos (Selexol)Solv. hibridos (Sulfinol)Carb. Potasio (Benfield)Tamices moleculares

H2SMuy buenoBuenoMuy buenoPobre-RegMuy bueno

CO2Muy buenoBuenoMuy buenoBuenoMuy bueno

COSPobre/nadaBuenoBuenoPosibleCuidado

RSH(*)No/limitadoBuenoBuenoPosibleMuy bueno

CS2NoBuenoBuenoPosible---

Referencias:COS: Sulfuro de carbonilo(*) : Denota mercaptanosCS2: Disulfuro de carbonoEMS: Etil metil sulfuroDMDS : Dimetil disulfuro

Remocin Gas cido

Consideraciones De Diseo Y Operacin De Equipos En Proceso De Remocin De Gas cidoEl proceso de endulzamiento con solventes regenerativos consiste esencialmente de los pasos cclicos siguientes: Poner en contacto el gas natural conteniendo los gases cidos con una solucin pobre a alta presin y baja temperatura en una absorbedora o contactora. Regenerar la solucin rica a baja presin y alta temperatura para obtener solucin pobre que luego se enfra y se recircula.La operacin del proceso requiere un funcionamiento armnico en los diferentes equipos. Si uno de los equipos en el tren no hace su parte apropiadamente, el tratamiento del gas es malo y se requiere apagar la planta, quemar el gas en la tea de flare y proceder a remediar la situacin. Una parada de planta que no est programada, normalmente es muy costosa en este tipo de actividad. Por lo tanto es necesario tener claro el propsito y las condiciones de operacin de los equipos que conforman el tren de endulzamiento.

1.2. EQUIPOS DE LA PLANTA DE AMINA1.2.1. SEPARADOR DE ENTRADAComo se ilustra en la Fig. 2-1, la primera vasija en esta unidad es el separador de entrada. Su propsito es separar las diferentes fases de los fluidos que entran y poder manejar cualquier bache de lquido proveniente del sistema de gasoducto, con esto se evita que los vapores que salen de la vasija se contaminen con lquido. La temperatura de los fluidos que entran no debe estar a ms de 5 a 10 F por encima de la temperatura de formacin de hidratos a la presin de operacin ( 500 psia), para facilitar la condensacin de la mayor cantidad posible de hidrocarburos pesados.

1.2.2. COMPRESIN En muchos yacimientos viejos, la presin ha declinado de forma tal que para mantener la produccin de los pozos, la presin en cabeza debe ser disminuida para mantener un caudal de produccin en un nivel aceptable.

Esto significa que la presin en las lneas de recoleccin ha disminuido y por lo tanto, el gas llega a la planta de tratamiento por debajo de la presin de diseo. Por lo tanto el gas tiene que ser comprimido a la presin requerida, tanto para tratamiento como para entrega a las lneas de gas de venta.Los compresores pueden ser diseados para manejar gas bastante agrio, mediante una apropiada especificacin de materiales. En este proceso, la temperatura se incrementa considerablemente y por tanto el gas debe ser enfriado a 90 - 100 F si la presin est en el orden de 1000 psia (70,31 kg/cm2), para condensar agua, hidrocarburos y aceite del compresor. Esta corriente enfriada debe pasar por un separador antes de entrar a la absorbedora.1.2.3. DEPURADOR DE GAS DULCE (V - 204)Su funcin es el de recolectar el agua que se condensa del gas que sale por la parte superior de la torre contactora de Amina. Tambin recolecta pequeas cantidades de amina que estn suspendidas en el gas que sale de la torre contactora. El depurador de gas dulce es un separador vertical de dos fases. Cualquier lquido que se acumule, se drena continuamente a travs de la vlvula de control de nivel (LCV-204) al tanque flash.

1.2.4. TANQUE FLASH (V - 208)El tanque flash tiene 3 funciones principales:1) Destilar cualquier hidrocarburo que la amina haya absorbido.2) Separar los hidrocarburos lquidos ms pesados de la amina y recuperarlos.3) Proveer la capacidad de compensacin para el sistema.A medida que la Amina Rica fluye de la torre de contacto de amina (T-203) al tanque flash, la presin cae de 1200 psig a 80 psig, permitiendo que se destile cualquier hidrocarburo que haya absorbido la amina. Deflectores verticales internos dividen al tanque flash en 3 compartimientos. La amina rica entra al tanque flash por un lado, donde un deflector de asentamiento ayuda a asentar la amina antes de separarlo en sus componentes:Los hidrocarburos gaseosos que se destilan de la amina entran en el espacio del vapor del tanque flash.El hidrocarburo lquido que se acumula encima de la amina se puede recuperar.La amina (sin los hidrocarburos gaseosos o lquidos) se asienta en el fondo del tanque y de ah va a la regenerador de amina.

1.2.5. ACUMULADOR DE REFLUJO (V - 216)El vapor en lo alto del regenerador atraviesa el condensador de amina (AC-215), donde se enfra el gas del CO2 y se condensa cualquier vapor de agua que haya. El dixido de carbono y la mezcla de agua luego fluyen al acumulador de reflujo, donde se separan.El recipiente es un separador del tipo vertical con un deflector y un filtro de niebla que evita el paso de vapor a la salida.1.2.6. CONTACTORA DE AMINA (T - 203)El propsito de la torre contactora de amina es el de quitar las impurezas de la corriente de gas en la entrada.La accin de remover el CO2 se logra al circular una solucin de 30-35% de amina contra la corriente del flujo de gas. La amina entra por la parte superior de la torre de veinte bandejas justo encima de la bandeja nmero uno y se esparce por la bandeja para asegurar un contacto ntimo con el gas que est subiendo por la torre. Luego la amina se derrama por un vertedero y corre por una bajada hasta la prxima bandeja donde nuevamente cubre la bandeja.

Torre de Absorcin de AminasEl gas entra a la torre y se eleva a travs de las vlvulas de las bandejas, donde tiene un contacto ntimo con la amina y las molculas del dixido de carbono. A la hora que el gas llega a la salida del contactor, el contenido de CO2 se ha reducido a 1%.Un filtro de niebla est ubicado a la salida del gas para atrapar gotas de lquido que puedan estar mezclados con el gas tratado. La amina rica que se junta en el fondo de la torre fluye al tanque flash.La temperatura de la amina debe mantenerse en aproximadamente 15 F ms caliente que la corriente de gas que ingresa. Esto se hace para que los hidrocarburos ms pesados que entran con el gas no se condensen en el contacto y as causar espuma.

PROBLEMAS OPERATIVOSEl problema ms comn que uno suele encontrar es la formacin de espuma en el contactor. Por lo general, esto es causado por el ingreso de hidrocarburos ms pesados en la corriente de gas.Generalmente, la espuma se detecta a raz de un incremento en la presin diferencial a travs de la torre. El nivel de la torre tambin cae dado a que la amina no va bajando por las bandejas.La amina tambin quizs suba por la parte superior de la torre y se acumule en el depurador de gas dulce.1.2.7. REGENERADOR DE AMINA (T - 206)Cuando el dietanolamina circula a travs del contactor, la amina pobre absorbe el gas cido, formando un enlace qumico dbil con ello. Este enlace dbil se rompe al bajar la presin e incrementar la temperatura de amina.El regenerador funciona a 11 psig con una temperatura en el fondo de alrededor de 243 F. El calor que se requiere para quitar el dixido de carbono de la amina lo provee el aceite caliente que circula en el rehervidor de amina E-207. A medida que se calienta la amina, una parte de la solucin se vaporiza y ese vapor (que es casi todo) se eleva por la torre y quita el gas cido de la solucin de amina rica y los lleva a la parte superior.La concentracin de los gases cidos en el vapor se incrementa mientras que la Concentracin de amina decae a medida que el vapor asciende por la torre. La eficacia de la accin de quitar el gas est directamente en proporcin al calor que se aplica al rehervidor. Sin embargo, mucho calor incrementa dramticamente la degradacin de amina, lo cual a su vez, puede llevar a una corrosin severa.

Regeneradora de Amina1.3. INTERCAMBIADORES1.3.1. INTERCAMBIADOR GAS/GAS (E - 211)Se usa el intercambiador gas/gas para calentar al gas del separador de filtro de entrada antes de que entre al contactor de amina. Tambin enfra el gas que sale del contactor, ayudando a condensar cualquier lquido que lleva el gas, para eliminar del depurador de gas dulce.El intercambiador tiene el diseo de un casco/tubo horizontal, donde el gas no tratado pasa a travs del casco y el gas que proviene del contactor pasa a travs del tubo.

1.3.2. INTERCAMBIADOR DE AMINA RICA/POBRE (E - 202)El intercambiador est constituido de un casco ahorquillado y tubo que consiste de 304 tubos de acero inoxidable.El propsito del intercambiador de amina Pobre/Rica es el de enfriar el amina pobre que sale del rehervidor hacia el E-207, antes de que retorne al tanque de compensacin. Tambin calienta la amina ricas que sale del tanque flash antes de que entre al regenerador de amina.La amina rica entra por el lado del tubo del intercambiador a aproximadamente 130 F y sale aproximadamente a 195 F. La amina pobre entra por el lado del casco del intercambiador a 240 F y sale a 170 F.4.5. MATERIALESNormalmente el material principal de construccin en estas plantas es acero al carbn. El rango de corrosin permisible para los equipos es entre 1/16" a 1/4" tpico 1/8". Cuando se conoce de problemas de corrosin o se requieren altas cargas de solucin, se usa acero inoxidable 304, 316 410 en las siguientes reas crticas: Condensador. Haz de tubos del rehervidor. Tubos del intercambiador amina rica - amina pobre. Tubera de solucin rica desde el intercambiador amina rica - amina pobre hasta la despojadora. Los 5 platos de fondo de la contactora y los 5 platos de cima de la despojadora.4.6. CORROSINLa combinacin de H2S y CO2 con agua, asegura que haya condiciones de corrosin en una planta de tratamiento de gas. En general corrientes de gas con alta relacin H2S y CO2 son menos corrosivas que las que tienen bajas relaciones. Como la corrosin en plantas de endulzamiento es de naturaleza qumica, depende fuertemente de la temperatura y la velocidad del lquido. La corrosin se incrementa cuando se usan soluciones fuertes y altas cargas de gas cido. En general la velocidad de diseo en tuberas para solucin rica debe ser el 50 % de la que se usa en servicios dulces.

Muchos problemas de corrosin pueden solucionarse usando una combinacin de inhibidores y buenas prcticas de operacin tales como:

Mantener la ms baja temperatura posible en el rehervidor. En lo posible usar un medio de calentamiento de baja temperatura. Evitar el oxgeno mediante el uso de gas de blanqueo en tanques y manteniendo presin positiva en succin de todas la bombas. Usar agua desionizada o de calderas para reposicin, generalmente vapor de agua. Limitar el poder de tratamiento de la solucin a los niveles mnimos requeridos. Circular la solucin rica por el lado tubo de los intercambiadores. Hacer seguimiento a las ratas de corrosin con cupones o probetas. Mantener un nivel mnimo de solucin de 6 pulgadas por encima de los tubos en el rehervidor.