Proyecto Endulzamiento Gas Natural

7/16/2019 Proyecto Endulzamiento Gas Natural

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PRQ-311 Sistema de Endulzamiento de Gas Natural con a-MDEA

UNIV. MARIA ALEJANDRA HERRERA AEZ Pgina 1

1. INTRODUCCIONLos Lquidos del Gas Natural formados por etano, propano, butano y otroscomponentes hidrocarburos ms pesados, son utilizados en el mercado internocomo combustible y materia prima y adems abastece mercados

internacionales.

La industria del gas natural en nuestro pas presenta un proceso ascendente enel que, con esfuerzo e imaginacin, se han ido implementando acciones pararacionalizar su uso.

El primer paso para llegar a dominar el gas natural y convertirlo en aliado ymotor de nuestra economa fue el de iniciar su utilizacin como combustible ymateria prima. El segundo paso, fue el inicio de la actividad criognica, con laque se ha logrado extraer y fraccionar algunos componentes del gas natural, sin

afectar el aporte energtico de la industria a travs de los gasoductos.Efectivamente, el llamado gas seco, compuesto en su casi totalidad por metano,permite generar igual cantidad de energa quemando ms gas por unidad detiempo.El tercer paso, en el cual estamos actualmente involucrados, es la industriapetroqumica, con la que elevamos el valor agregado de nuestros productos.

El gas natural extrado de los yacimientos, es un producto incoloro e inodoro,no txico y ms ligero que el aire. Procede de la descomposicin de lossedimentos de materia orgnica atrapada entre estratos rocosos y es unamezcla de hidrocarburos ligeros en la que el metano (CH4) se encuentra engrandes proporciones, acompaado de otros hidrocarburos y gases cuyaconcentracin depende de la localizacin del yacimiento.El gas natural es una energa eficaz, rentable y limpia, y por sus precioscompetitivos y su eficiencia como combustible, permite alcanzar considerableseconomas a sus utilizadores.

Por ser el combustible ms limpio de origen fsil, contribuye decisivamente enla lucha contra la contaminacin atmosfrica, y es una alternativa energtica

que destaca en el siglo XXI por su creciente participacin en los mercadosmundiales de la energa. La explotacin a gran escala de esta fuente energticanatural cobr especial relevancia tras los importantes hallazgos registrados endistintos lugares del mundo a partir de los aos cincuenta. Gracias a losavances tecnolgicos desarrollados, sus procesos de produccin, transporte,distribucin y utilizacin no presentan riesgos ni causan impacto ambientalapreciable.
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La distribucin no homognea de reservas petroleras, condiciona el crecimientoeconmico de un pas, a la dependencia de este recurso.

Las emisiones propias de naftas y gasoil, existen limitadas en los motores a

"GNC", lo que permitir progresar en el desarrollo de los mismos.En el mediano plazo, el nfasis se dar sobre vehculos y motoresespecficamente diseados para usar "GNC". Esto permitir el uso de motoresde alta compresin, aprovechando el mayor ndice de octano de estecombustible que supera en un 30% a la nafta de mayor calidad, con lo que selograr mayor potencia que el correspondiente vehculo naftero. Estos motoresson y sern prcticamente inofensivos para nuestro medio ambiente, reducenlas emisiones de los gases responsables del llamado "efecto invernadero", hastaen un 40%.

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAComo se sabe el H2S y el CO2 son gases que pueden estar presentes en el gasnatural y pueden en algunos casos, especialmente el H2S, ocasionar problemasen el manejo y procesamiento del gas; por esto hay que eliminarlos para llevarel contenido de estos gases cidos a los niveles exigidos por los consumidoresdel gas. El H2S y el CO2 se conocen como gases cidos, porque en presencia deagua forman cidos, y un gas natural que posea estos contaminantes se conoce

como gas agrio.Entre los problemas que se pueden tener por la presencia de H2S y CO2 en ungas se pueden mencionar:

- Toxicidad del H2S.

- Corrosin por presencia de H2S y CO2.

- En la combustin se puede formar SO2 que es tambin altamente txico

y corrosivo.

- Disminucin del poder calorfico del gas.

- Promocin de la formacin de hidratos.- Cuando el gas se va a someter a procesos criognicos es necesario

eliminar el CO2 porque de lo contrario se solidifica.

- Los compuestos sulfurados (mercaptanos (RSR), sulfuros de carbonilo

(SCO) y disulfuro de carbono (CS2)) tienen olores bastante desagradables

y tienden a concentrarse en los lquidos que se obtienen en las plantas de
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gas; estos compuestos se deben eliminar antes de que los compuestos se

puedan usar.

3. JUSTIFICACION DEL PROYECTOLos fluidos del reservorio que fluyen hacia la superficie durante las operacionesde produccin normalmente contienen agua y otros contaminantes, entre ellosCO2 que en presencia con el agua aseguran la existencia de corrosin.

Los gases cidos presentes en el gas natural representan una pequea partedel volumen del gas, pero es necesario retirarlos del sistema lo antes posible,porque acarrean daos por corrosin y a mayor cantidad de dixido de carbonoen el gas dulce, menor ser el valor calorfico del gas.

En el caso particular de las plantas de endulzamientos existen dos zonas deoperacin: zona de corrosin y zona de despilfarro de energa. A la primera se laevita por razones de tiempo de vida til de equipos y lneas del sistema, ycuando ya se logre operar dentro de esta otra zona, se deber minimizarla en loposible.

Bsicamente el criterio adoptado para operar este tipo de planta es hallar elequilibrio entre el calor liberado que produce la absorcin (reaccin exotrmica)en la Torre Contactora y la carga trmica que aporta el horno para compensarel enfriamiento que produce la desercin o regeneracin (reaccin endotrmica)

en la Torre Generadora. Todo esto se traduce en hallar los valores ptimos decaudales, temperaturas, presiones, niveles, y dems parmetros, para laoperacin estable del proceso, principal objetivo a cumplir.


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4. OBJETIVOS

4.1 OBJETIVO GENERALOptimizar el rendimiento de la unidad de endulzamiento de gas natural atravs de la utilizacin del a-MDEA como agente absorbente.

4.2 OBJETIVOS ESPECFICOS Determinar cmo funcionan los diversos parmetros que intervienen en

el proceso. Obtener un producto final bajo los estndares requeridos. Disminuir los problemas causados por el CO2 durante el procesamiento

del gas natural.

5. MARCO TEORICO

5.1 PROCESO DE ENDULZAMIENTO O DESACIDIFICACIONEl endulzamiento del gas natural cubre lo inherente a la eliminacin de loscomponentes cidos que, por lo general, contiene el gas en su estado natural.En consecuencia el nombre ms apropiado debi ser desacidificacin. De lasprimeras traducciones tomadas del ingls sweetening procede de la palabra

que ahora se emplea y que se fijo de manera permanente entre los ingenieros yoperarios de la industria.

El trmino tratamiento es mucho ms amplio, porque introduce, adems delendulzamiento del gas natural, la eliminacin del agua y otros componentesindeseables.

El desarrollo y crecimiento de la industria del gas natural ha dependido deldesarrollo de la tecnologa o Know how para resolver problemas de procesos ytransportes.

El endulzamiento del gas natural con aminas comenz hace aproximadamente150 aos. Luego de unos pocos aos de utilizar trietanolamina, la


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monoetanolamina domino el mercado. La operacin se caracteriz por bajasconcentraciones de amina, picos bajos de gases cidos, altos rangos decirculacin de solvente y altas tareas del rehervidor. Estas condiciones erannecesarias para prevenir la excesiva corrosin.

Luego de aproximadamente 30 aos hubo un segundo periodo donde ladietanolamina fue el solvente preferido. Hubo mejoras en la fuerza de lassoluciones, en las cargas de gas acido, rangos de circulacin, requerimientos deenerga y rangos de corrosin.

Los ltimos aos han visto avances significativos en el desempeo de lasplantas de amina. Esto se debe a las propiedades superiores de las aminasespecializadas, formuladas para aplicaciones especficas. Esto incluyeselectividad (la habilidad de absorber H2S y desprender CO2), altasconcentraciones de amina, eliminacin de sulfuro orgnico, etc.

5.2 TIPOS DE PROCESOSEn esencia, hay 8 categoras de procesos de desacidificacin o endulzamiento:

Procesos con solventes qumicos Procesos con solventes fsicos Procesos con solventes hbridos o mixtos Procesos de conversin directa (solamente para remocin del H2S) Procesos de lecho solido o seco Mallas moleculares Membranas Otros

5.2.1 Procesos con Solventes QumicosEn estos sistemas los componentes cidos del gas natural reaccionanqumicamente con un componente activo, para formar compuestos inestables enun solvente que circula dentro de la planta. La solucin rica, inestable, sepuede separar en sus integrantes originales mediante la aplicacin de calor y/opor reduccin de la presin de operacin, para liberar los gases cidos yregenerar el solvente. Una vez regenerada la solucin se enva nuevamente a launidad de absorcin.


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El componente activo en el solvente puede ser uno de los siguientes: unaalcanolamina o una solucin bsica (solucin alcalina con sales), con o sinaditivos. En principio las aminas muestran mayor afinidad con el dixido decarbono y producen una cantidad apreciable de calor de reaccin (calorexotrmico).

La afinidad hacia el CO2 se reduce con aminas secundarias o terciarias. En laprctica, esto significa que, por lo menos, parte de la solucin en el proceso deregeneracin puede ser afectada por la reduccin de presin en la planta, con lacorrespondiente disminucin de suministro de calor. Las principalesdesventajas de estos procesos son la demanda de energa, la naturalezacorrosiva de la solucin y la limitada carga de gas acido en la solucin debido ala estequiometria de las reacciones.

5.2.2 Procesos con Solventes FsicosEstos procesos se caracterizan por su capacidad de absorber, de manerapreferencial, diferentes componentes cidos de la corriente de hidrocarburos.Tambin llevan asociado calor de solucin, el cual es considerablemente msbajo que el calor de reaccin en los procesos de solventes qumicos. Como sepuede anticipar la absorcin trabaja mejor con alta presin parcial de gas ybajas temperaturas. La carga de gas acido en el solvente es proporcional a lapresin parcial del componente acido del gas que se desea tratar.

Debido a la baja cantidad de calor de solucin, con el dixido de carbono, lamayor parte de los solventes fsicos pueden ser regenerados por simplereduccin de la presin de operacin, sin que sea necesaria la aplicacin decalor. Cuando se requiere de especificaciones ms extremas (con menorcantidad de gas acido en el gas tratado), la reduccin de la presin podra iracompaada de un calentamiento adicional.

La principal atraccin de los procesos de solventes fsicos es la remocin brutade gas acido con altas presiones parciales.


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La mayora de los solventes comerciales que se utilizan no son corrosivos ypueden deshidratar gas simultneamente. Una desventaja de los solventesfsicos es la solubilidad relativamente alta de hidrocarburos de alto pesomolecular (C3+).

Dependiendo de la composicin de entrada, la perdida de hidrocarburos, loscuales pueden ser usados como combustibles y el costo de su recuperacin,podra hacer prohibitiva la utilizacin de un proceso fsico.

5.2.3 Procesos con Solventes Hbridos o MixtosLos procesos hbridos trabajan con combinaciones de solventes fsicos yqumicos y, naturalmente, presentan las caractersticas de ambos. La

regeneracin se logra en mltiples etapas y fraccionamiento.Dependiendo de la composicin del solvente, pueden remover CO2, H2S, COS,CS2 y mercaptanos. La selectividad hacia el H2S se logra ajustando lacomposicin del solvente y/o el tiempo de contacto. La solubilidad de loshidrocarburos de alto peso molecular se puede mantener dentro de lmitesrazonables.

5.2.4 Procesos de Conversin DirectaLos procesos de conversin directa se caracterizan por la selectividad hacia laremocin del sulfuro de hidrogeno (H2S). El H2S s removido preferencialmentede la corriente de gas por un solvente que circula en el sistema. Los solventespueden ser reducidos fcilmente por el H2S y rpidamente oxidados por el aire,para producir azufre elemental. Estos procesos son particularmente atractivosen lugares donde se desea evitar el impacto ambiental del sulfuro de hidrogeno.El ms importante de estos procesos es el Claus, desarrollado en 1983 y el cualutiliza bauxita, almina y aluminosilicatos, para remover el sulfuro de

hidrogeno del gas natural.


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5.2.5 Procesos de Lecho SecoHAINES Mallas moleculares o zeloitas.

PROCESO DE ESPONJA DE HIERRO

5.2.6 Mallas MolecularesLas mallas moleculares pueden ser usadas para adsorber fsicamente loscomponentes cidos, tales como el sulfuro de hidrogeno, y el dixido de carbonoy luego se regeneran utilizado temperaturas elevadas o gas de baja presin.Las mallas moleculares son lecho fijo (tpicamente UC, tipo 4-A-LNG) queoperan con ciclos de trabajo y se pueden utilizar para deshidratar el gasnatural.

5.2.7 MembranasUn proceso cuyo inters se viene incrementando es el uso de membranaspermeables para la separacin del gas acido.la separacin se lograaprovechando la ventaja de las diferencias de afinidad/difusividad. El agua, eldixido de carbono y el sulfuro de hidrogeno son moderadamente altosdifusores, lo cual indican que pueden colar a travs de las membranas ms

fcilmente que los hidrocarburos, con la misma fuerza motriz. Los gases lentosson aquellos que tienden a permanecer detrs y que no atraviesan lamembrana, por ejemplo, los hidrocarburos alifticos y el nitrgeno.

El efecto de separacin no es absoluto y, por lo tanto, siempre habr perdidasde hidrocarburos en la corriente de gas acido. Cualquier corrientepermeabilizada contendr cantidades significativas de hidrocarburos.

5.2.8 Otros Procesos de Desadificacin o EndulzamientoOXIDO DE ZINC (Proceso de lecho fijo)

PROCESOS CRIOGENICOS (Para la emocin de gases cidos)


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N-PYROL Emplea N-Metilpirolidona o NMP, estesolvente es utilizado en el procesoPurisol de Lugi

TEXACO (Usa NaOH con un catalizador)

5.3 SOLVENTES FORMULADOSDespus de ms de cincuenta aos de estar endulzando el gas natural, laindustria todava sigue escogiendo MEA o DEA cuando se trata de construiruna planta de amina. Para unidades nuevas o viejas que utilicen MEA o DEAsin inhibidores y aun con la mayora de los otros absorbentes, simplemente seincrementan los costos de energa y los que se ocasionan por efectos de

corrosin.Al comparar con las unidades convencionales de MEA Y DEA u otros tipos desolventes qumicos, el ahorro tpico cuando las plantas de endulzamiento seconvierten a a-MDEA es de alrededor del 25% al 50%, debido al uso de tasas decirculacin ms bajas y menores cargas de calor en el rehervidor.

Cuando se especifica este tipo de solvente en instalaciones nuevas, se puedenutilizar equipos ms pequeos, diseados especficamente para estospropsitos.

Ya que el gas dulce, por lo general solo debe satisfacer entre el 2 y el 3% delCO2, segn se exige en las especificaciones de tuberas, la remocin de todo elCO2 implica perdidas de energa en las unidades de amina. Por lo tanto,algunos de estos productos absorben selectivamente el H2S dejando el CO2 en elgas dulce.

Estos solventes tienen una excelente estabilidad trmica y qumica, con lo cualse elimina la necesidad del recuperador, tiene muy baja tendencia a laformacin de espuma y muy poca corrosividad, con un 50% (5%) de

concentracin por peso.Comparados con otros solventes qumicos, las tasas de corrosin de las aminasformuladas normalmente son menores, debido a que la temperatura de laamina rica y el contenido de gas acido en la solucin pobre son, por lo general,mucho ms bajos. Las prdidas de solventes se reducen debido a su ms bajapresin de vapor. Tambin pueden proveer un aumento de la habilidad para


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remover gas acidocon las facilidades existentes- de alrededor del 70% o msen algunas unidades.

5.3.1 aMDEALa mayor parte de los solventes aMDEA estn compuestos bsicamente portres compuestos:

- Metil-Di Etanol Amina (MDEA) amina ternaria- Agua- Activador

La aMDEA no contiene ninguna alcanolamina primaria o secundaria como

activador.

5.3.2 Ventajas del ActivadorEl exclusivo sistema activador (el cual acelera la velocidad de absorcin y noinduce a la corrosin) sumando a la MDEA de alta pureza asegura lassiguientes ventajas de la tecnologa aMDEA.

De acuerdo al fabricante las ventajas son:

- Estabilidad trmica y qumica extremadamente superior del solventeaMDEA

- Erradicacin practica de la corrosin y scaling bajo operacin normal dela planta.

- Mayor confiabilidad y rango de operacin de la planta- Reduccin drstica de los costos de mantenimiento- Volumen de reposicin de solvente marcadamente inferior al estndar

del mercado (5 a 15% anual)

- Menor consumo de energa por mayor eficiencia cintica ytermodinmica en la extraccin.- Menor caudal de circulacin por mayor capacidad de absorcin.- No hay limitaciones por cuestiones de corrosin en la carga de gas acido

permisible en la amina rica.

- Mayor flexibilidad en la variacin de los parmetros de proceso.


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- No requiere el agregado de anticorrosivos u otros aditivos ajenos a laaMDEA salvo antiespumante.

- Menor tendencia a la formacin de espuma por ser un solventeoperativamente mucho ms limpio.

5.4 AGUA DE REPOSICIONLa amina se disuelve en agua para mejorar el rea de contacto y acelerar elmecanismo de absorcin de la reaccin.

Durante la operacin normal, la solucin de amina perder continuamenteagua, porque la corriente que sale del sistema ser agua saturada. Aguatratada ser necesario agregar al sistema para reemplazar esas prdidas. Esta

agua deber cumplir con los siguientes estndares mnimos de calidad:

Total de Slidos disueltos < 100 ppm

Dureza total < 50 ppm

Cloruros (Cl) < 2 ppm

Sodio (Na) < 3 ppm

Potasio (K) < 3 ppm

Hierro (Fe) < 10 ppm

No debe introducirse al sistema de amina, agua que no cumpla con estosestndares, pues con el tiempo sus impurezas se concentraran y causarnproblemas de espuma, corrosin, incrustacin y degradacin de la amina.

Los estndares de agua tratada se conseguirn normalmente pordesmineralizacin, deionizacin o destilacin.

5.5 ANTIESPUMANTEEl antiespumante puede sofocar temporalmente la espuma por cambio detensin superficial del lquido en la superficie de la burbuja de gas para inhibirla formacin de burbujas. Muchos tipos de antiespumantes son validos y la


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efectividad de cada uno depende sobre cual factor est ocasionando el problemade espuma. Algunos pueden empeorar el problema en vez de mejorarlo, estosignifica que cada trastorno debe ser evaluado individualmente.

Puede ser necesario chequear los diferentes antiespumantes para ver cul debe

ser usado (silicona y poliglicol son tpicamente usados en los sistemas deamina). Agregar demasiado antiespumante puede ser peor que no tenerlo, yaque el exceso de este puede estabilizar la espuma en vez de romperla. Enalgunos casos, el exceso de antiespumante puede interferir con la operacin dela torre, intercambiadores de calor e instrumentos. La concentracin mximarecomendada de antiespuma de silicona y/o poliglicol en la solucin de aminaesta normalmente entre 25 ppm.

5.6 PROBLEMAS DE OPERACIN

5.6.1 CorrosinOcurre cuando hay ataque qumico o electroqumico sobre el metal base. En elsistema de amina las causas tpicas de corrosin son adelgazamiento, picadurasy/o roturas en equipos y tuberas y las consiguientes obstrucciones poracumulacin de los productos slidos de la corrosin. Los perjuicios son los de

reducir la vida til de la planta.La corrosin puede ser minimizada pero no suprimida. Puede ser generalizadapero es ms frecuente en reas calientes donde haya gases cidos libres. En loque sigue se analizan los factores de mayor incidencia.

5.6.1.1 Corrosin por ErosinDurante la operacin los productos de la corrosin autoforman una capa pasiva

muy delgada en las superficies internas, compuestas fundamentalmente desulfuro de hierro o carbonatos de hierro cuando haya presentes gasessulfhdricos (SH2) y CO2 respectivamente. Mientras permanezca intacta, dichapelcula proteger de posteriores ataques, en caso contrario quedara el metalbase nuevamente expuesto, esto sucede cuando hay abrasin, mas observableen lugares donde el fluido impacta, como ser codos, tes, vlvulas, bombas, etc.


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Los promotores incluyen a las partculas solidas, las burbujas de gas, altasvelocidades y la turbulencia.

5.6.1.2 Gases cidosCuanto mayor es la temperatura son ms agresivos. Sus puntos de ataque sonlas tuberas de la corriente agotada, en especial cuando estos gases sedesprenden en los lugares de altos delta P.

5.6.1.3 Productos de Degradacin de AminaAlgunos productos son corrosivos. Sin embargo, aun productos de degradacin

no corrosivos pueden provocar corrosin indirectamente por incremento detemperaturas (el cual incrementa el potencial trmico de degradacin), comotambin reduciendo la amina til disponible para la absorcin.

Algunos productos de degradacin aparentemente actan como agentesquelantes que pica el acero de las secciones calientes del sistema y luego lodepositan en las partes ms fras.

5.6.1.3.1 Exposicin a los ContaminantesLa amina reacciona con ciertos contaminantes cidos hasta formar salestrmicas estables (STE), formadas por la reaccin de una parte bsica (amina)con otras acidas pero ms fuertes que los dbilmente cidos CO2 y SH2absorbidos por la amina, formando as sales que por ser de constitucin dbilesse descomponen. Aquellas forman STE tales como el sulfato, formiato, acetato,tiosulfato, tiocianato, oxalato, glicolato y cloruro, radicales cidos que ingresancon el gas virgen o bien con agua de reposicin, o formados internamente porcontacto con O2 o mera degradacin trmica.

5.6.1.3.2 Oxidacin por Exposicin al O2La amina reacciona con el O2 y forma corrosivos cidos orgnicos que puedencombinarse con el remanente formando as STE, reacciones que se reactivancon la temperatura y se revelan por un color amarronado rojizo en la solucin.


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5.6.1.3.3 ClorurosSon un serio contaminante, se combinan con la amina para formar STE ypromueven corrosin por crteres o por picado, adems de incluir rajaduras, lasdos primeras en reas sin movimientos. El ensuciamiento promueve tambin

los crteres, y la rajadura por tensin cuando el metal est interna oextremadamente pensionado. A pesar de que el acero inoxidable es muysuperior al acero comn para la corrosin en general, es muy susceptible alpicado y a la rotura por tensin.

5.6.1.4 Efecto del Dixido de CarbonoLa combinacin de CO2 con agua, en la prctica, asegura condiciones corrosivas

dentro de cualquier instalacin.El CO2 en presencia de agua libre forma acido carbnico:

CO2 + H2O H2CO3

Este acido ataca al hierro formando un carbonato de hierro:

H2CO3 + Fe FeCO3 + H2

El cual es soluble y, con un calentamiento posterior, desprende CO2 as:

FeCO3 FeO + CO2

El hierro se hidroliza para formar oxido de hierro:

2FeO + H2O Fe2O3 + H2

5.6.2 Formacin de EspumaOcurre cuando burbujas estables de gas se forman dentro de un lquido y se

constituyen en una capa flotante o insustancial, como en una botella gaseosa.En poca cantidad puede ayudar por aumento del rea de contacto vapor/liquido,pero los problemas sobrevienen cuando aumenta y no se rompe. Es causada poragentes qumicos tensioactivos que cambian la tensin superficial del liquidoque contacta a la burbuja, o partculas solidas que la estabilizan, y/o factoresmecnicos que causan excesivas velocidades del gas, frecuentemente seconjugan varios factores y controlando a uno se puede controlar a los dems.


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5.7 CONTENIDO DE GASES ACIDOS EN EL GAS NATURALA pesar de que de ordinario se utiliza el trmino gas acido para denotar lapresencia de CO2 Y H2S en el gas natural. La literatura mas reciente calificacomo acido al que contiene estas impurezas en altas concentraciones que aplica

a los residuos que se retiran del regenerador de las plantas de amina, mientrasque reserva el trmino agrio para el gas natural que ingresa a las plantas deendulzamiento para ser desacidificado o endulzado.

Otros componentes indeseables de naturaleza acida son el sulfuro de carbonilo(COS), el cual es un compuesto inestable, corrosivo y toxico que generalmentese descompone en CO2 Y H2S; los mercaptanos de formula general RSH, dondelos mas comunes son el metilmercaptano y el etilmercaptano, reconocibles porsu olor y el poder corrosivo. Adems, son compuestos inestables que reaccionancon algunos solventes que los descomponen. Los disulfuros, de formula general(rs2), entre los cuales el mas sencillo es el disulfuro de carbono (CS 2), tambinson inestables, aunque mas estables que los mercaptanos, adicionalmente, soncorrosivos y txicos. El oxigeno (O2), el monxido de carbono (CO) y el mercurio(Hg) son otras impurezas comunes en el gas natural. No obstante, se debe tenerpresente que, por lo general, la presencia de oxigeno en el gas natural es unaconsecuencia de no hacerle el vacio al cilindro de muestreo. De la mismamanera el CO en el gas suele ser subproducto de la combustin.

5.8 FACTORES QUE SE CONSIDERAN EN EL ENDULZAMIENTO DELGAS NATURAL

5.8.1 Impurezas en el gas de AlimentacinPara seleccionar las variables de operacin que se ajuste a la satisfaccin de lasnecesidades, es necesario examinar cuidadosamente la composicin del gas dealimentacin.

5.8.2 Cantidad de CO2 que se va a removerEl proceso de endulzamiento con solventes qumicos es atractivo por suefectividad para la remocin de CO2. Si bien a caudales bajos de gas estoscambios no influyen significativamente, pero si lo es a caudales altos, ya que


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traducido a cantidades de gas acido que ingresan al sistema; mayor ser elconsumo de servicios en la absorcin y regeneracin de la solucin.

5.8.3 Especificaciones de Gas TratadoHay algunas especificaciones donde se requiere mas cuidado con la extraccindel CO2. Por ejemplo, el uso de gas acido para propsitos de inyeccin (a 5000lpca), debido a los efectos de la corrosin, se hace necesario cumplir con losrequerimientos establecidos por los organismos de control internacional, comola Asociacin Nacional de Ingeniera de Corrosin de los Estados Unidos(NACE).

Cuando se fijen especificaciones del gas tratado con un contenido muy bajo de

contaminantes, se requerir de dos etapas de absorcin y se debe usar unsolvente limpio para el despojamiento.

5.9 VARIABLES QUE AFECTAN EL CONTROL Y LA OPERACIN DE UNAPLANTA DE AMINAEl anlisis de estos parmetros permite localizar las fallas que a menudo sepresentan en la planta.

5.9.1 Caudal de Circulacin de la Solucin de AminaEl consumo energtico es directamente proporcional al caudal de circulacin dela solucin de amina. No obstante, cuando se incrementa la concentracinaumentara la carga de gas acido en la solucin y disminuir la tasa decirculacin de la solucin y los costos de energa.

El caudal de circulacin de amina depende del diseo de la planta. Enocasiones se producen cambios en el caudal de gas tratado o en la cantidad degas acido que llega a la planta. Pero se mantiene la tasa de circulacinapoyndose en las condiciones de diseo.

Cuando se reduce la cantidad de gas tratado o la concentracin de gas acido enla alimentacin, se pueden hacer ahorros energticos reduciendo la tasa decirculacin de amina.


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La tendencia establecida ha sido, aumentar el caudal de circulacin paradisminuir la corrosin. Esta prctica puede significar perdidas grandes en elcosto de la energa, lo cual obliga a optimizar la tasa de circulacin de lasolucin.

5.9.2 Carga de Gas AcidoLa falta de monitoreo de la carga de gas acido en la solucin tambin puedeproducir costos elevados de energa. Cada tipo de solvente tiene una cargaptima, tanto en la solucin rica como en la pobre, y es importante que seconozcan bien estos valores, debido a que estn interrelacionados con una grancantidad de variables.

La mayora de las soluciones de amina solamente necesitan entre 0.05 y 0.08moles de gas acido total por mol de amina pobre para satisfacer lasespecificaciones de gas dulce el contenido total de gas acido en la solucinpobre, por lo general, es mucho mas bajo. Algunas veces esta por debajo de 0.01mol/mol. Al exceder en el proceso de regeneracin de la solucin, la cantidad deenerga que se utiliza es muy alta.

Adicionalmente, no es necesario un nivel de regeneracin alto, a no ser que elabsorbedor este trabajando por debajo de 100 lpcm.

5.9.3 Concentracin de la Solucin de AminaLa tendencia ha sido, operar en el punto mas bajo del rango para minimizar lacorrosin. Esta prctica produce perdidas muy grandes en energa. Alaumentar, se incrementa la capacidad de la solucin para remover gas acido yse logran ahorros energticos considerables.

No se debe permitir que la concentracin de amina descienda. Por eso se debeagregar una solucin preparada o agua, con el fin de mantener el nivel de la

concentracin y el caudal. No siempre se actualizan las pruebas para medir laconcentracin, razn por la cual sta flucta. Esta falta de cuidado puedeaumentar de manera notoria la corrosin y el costo de energa, tanto si laconcentracin est por encima, como si es ms baja de lo esperado.

Se debe tener cuidado en determinar regularmente la concentracin optima ymantenerla en el nivel apropiado.


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5.9.4 ReflujoEl vapor que sale por el tope de la columna de regeneracin, junto con los gasescidos, es condensado y devuelto al regenerador en forma de reflujo. La raznde los moles de agua (L) que regresan al regenerado entre los moles de gas

acido que salen de la planta (D), se conoce como razn de reflujo. Esteparmetro es fundamental en el diseo y operacin de la torre y un indicadorde la cantidad de vapor que debe ser usada en el rehervidor. La razn de reflujodetermina la cantidad de gas acido residual en la amina pobre y, por lo tanto,la eficiencia de fraccionamiento.

Una razn de reflujo ptima debe ser un reto permanente. Cuando est porencima del nivel de referencia, habr desperdicio de energa y cuando est pordebajo podra estar apareciendo la corrosin en la planta. Para mantener loscostos de energa y la corrosin en el mnimo posible, la razn de reflujo debecoincidir con la razn de reflujo optima.

5.9.5 Intercambiador de CalorHay una buena inversin en el diseo de los intercambiadores de calor conahorros de energa. De lo contrario, el intento de ahorrar reduciendo el tamaode las unidades resulta muy costoso. El calor que no se recupera en losintercambiadores amina-amina representa una carga adicional para el

rehervidor. Cuanto ms precalienta la amina rica mediante la recuperacin decalor de la amina pobre, menor la cantidad de calor que debe agregar alrehervidor en el proceso de regeneracin.

5.9.6 Perdidas de AminaLa perdida de amina puede ser un problema operacional serio y costoso. Lascifras del consumo varan entre 1 y 50 libras por MMpcn de gas (1.0-50.0). Lo

que ocurre despus que la amina sale del sistema tambin es importante. Laamina absorbida por el gas tratado, pudiera envenenar el glicol que seencuentra aguas debajo de la planta de endulzamiento, lo cual representacostos elevados y problemas operacionales.

La cantidad de amina que se usa debe ser registrada de manera rutinaria. Paraello es conveniente mantener un programa de trabajo.


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6. DISEO METODOLOGICO

6.1 DESCRIPCION DEL PROCESOEsta unidad consiste de varios sistemas de equipos, caeras e instrumentos:

Sistema de Tratamiento de Gas Sistema de Regeneracin de Amina Sistema de Aceite Colector Sistema de Gas Combustible

Cada sistema tiene un propsito especfico que se describe a continuacin:

Las condiciones del proceso descritas en esta seccin son valores arrojados por

simulacin en computador. Las condiciones actuales pueden variar debido adiferencia del gas de entrada, tipo de amina usada, perdidas de calor, y otrosfactores.

6.1.1 SISTEMA DE TRATAMIENTO DE GAS

El objetivo del sistema de tratamiento de gas, es remover el exceso de dixido

de carbono del gas de entrada por tratamiento con amina.

La remocin de dixido de carbono, es importante porque el dixido de carbonoreduce el poder calorfico del gas natural. El dixido de carbono es tambinacido, y en consecuencia corrosivo en presencia de agua libre.


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6.1.1.1 Bases de diseoLas bases de diseo para el sistema del gas tratado son:

Gas de EntradaTemperatura 110 FPresin 1100 lpcmCaudal de Flujo 24.5 MMpcdContenido de Dixido de Carbono 5.79 % Molar

Gas de SalidaContenido de Dixido de Carbono 0.3 % Molar (Mximo)

El gas es tratado por contacto con 245 GPM de solucin de amina en una torreque contiene 20 platos.

6.1.1.2 Equipos PrincipalesLos equipos principales en el sistema de tratamiento de gas se listan acontinuacin:

RecipientesDepurador de Gas Tratado

FiltrosFiltro coalescente de Gas de Entrada

TorresContactora de Amina


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6.1.1.3 Descripcin del Proceso del Sistema de Tratamiento de GasEl gas de entrada contiene hasta un 5.79 % molar de dixido de carbono, yentra a una unidad con un caudal de 24.5 MMpcd y 110 F de temperatura y1100 lpcm (parmetros de diseo).

a. Preparacin del Gas de EntradaAntes que la corriente de gas de entrada sea tratada con solucin de amina,este debe ser filtrado en el Filtro Coalescente de Gas de Entrada, para removerpequeas gotas de liquido que puedan ser arrastradas o partculas solidas de0.3 micrones. Esto ayuda a prevenir problemas de espuma, corrosin ycontaminacin de la amina.

El filtro coalescente tiene dos cmaras. El gas entra por la cmara inferior yfluye hacia arriba a travs de los elementos filtrantes de la cmara superior.Cualquier gota grande de lquido se colecta en la base de la cmara inferior.Como el gas fluye a travs de los elementos filtrantes, el lquido residualcoalesce y forma gotas ms grandes que caen en el fondo de la cmara superior.El lquido sale de las cmaras superior e inferior a travs de los controles denivel y fluyen al sistema de drenaje cerrado de la planta.

Las partculas solidas son capturadas y retenidas por los elementos filtrantes.

A medida que las partculas solidas se acumulan, los elementos filtrantescomienzan a taponarse y la cada de presin en el recipiente se incrementar.Cuando la cada de presin alcanza los lmites recomendados, los elementosfiltrantes deben ser reemplazados. El recipiente esta provisto con vlvulas debloqueo y bypass, de manera que los elementos filtrantes puedan serreemplazados mientras que la unidad esta en operacin.

b. Tratamiento de AminaEl gas tratado de entrada adecuadamente filtrado ingresa a la base de laContactora de Amina dentro del cual el gas fluye en direccin verticalascendente en contacto con 245 GPM de solucin de amina que desciendensobre una serie de 20 platos. La torre opera a alta presin y a temperaturasmoderadas.


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La solucin de amina fluye a travs de cada plato, sobre un vertedero enel borde de salida que mantiene un nivel de liquido constante en cadaplato, y fluye hacia abajo a travs de un vertedero al plato inmediatoinferior.

El gas se mueve hacia arriba a travs de pequeas aberturas ubicadasen todo el plato. Las aberturas estn cubiertas con vlvulas flotantes

que se levantan del plato por el ascenso del gas. Las vlvulas flotantespermiten que el gas se mueva hacia arriba mientras que minimizan lacantidad de liquido que lagrimea hacia abajo a travs de los agujeros encondiciones de cierre. El lagrimeo reduce la eficiencia de los platos.

Gas y lquido entran en contacto ntimo en cada plato con tiempo de contactosuficiente para que la solucin de amina absorba el dixido de carbono del gasde entrada. El mecanismo de absorcin implica reacciones acido-base, en la

cual el dixido de carbono es el componente acido (un gas acido) y amina es elcomponente bsico. Estos procesos generan calor observndose un aumento detemperatura.

La Contactora de Amina est equipada con indicadores de temperatura quepuede usarse para monitorear los aumentos de temperaturas en la torre. Latemperatura mas alta, se espera estarn entre 150 F y 190 F, y ocurrir en elplato inferior donde la mayor parte de dixido de carbono es absorbido.

La Contactora de Amina esta tambin equipada con un indicador de presin

diferencial. Una presin diferencial ms alta que la normal usualmente indicaproblemas de formacin de espuma dentro de la torre.

La formacin de espuma reduce la habilidad de la solucin de amina pararemover el gas acido de la corriente de gas de entrada, y a su vez incrementalas perdidas de amina mediante arrastre de espuma en la corriente de gastratado.

La solucin de amina que se recoge en el fondo de la Contactora de Amina esllamada amina rica, porque est rica en dixido de carbono absorbido. La

amina rica sale de la torre a travs del control de nivel y fluye al sistema deregeneracin de amina a una temperatura entre 150 F y 180 F.

El gas que sale por el tope de la Contactora de Amina es llamado Gas

Tratado, porque ha sido tratado con solucin de amina y el exceso de dixidode carbono ha sido removido. El gas tratado estar entre 115 F y 135 F yestar saturado en agua debido al contacto con la solucin de amina.


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El gas tratado es depurado para remover pequeas cantidades de arrastre desolucin de amina en el Depurador de Gas Tratado. El lquido recuperado fluyeal Tanque de Expansin de Amina a travs del control de nivel. El gasdepurado sale de la unidad y fluye aguas abajo a los equipos de deshidratacin.

En caso de inundacin o de formacin de espuma en la Contactora de Amina, elDepurador de Gas Tratado evitara que la amina se pierda aguas debajo de losequipos.

6.1.2 SISTEMA DE REGENERACION DE AMINA

El objetivo del sistema de regeneracin de amina es regenerar en forma

continua y recircular la solucin de amina utilizada en la Contactora de Amina.

La solucin de amina es regenerada a travs del despojo del dixido de carbonoabsorbido con vapor en una torre que opera a baja presin (menos de 25 lpcm) yalta temperatura (150 F y 180 F en el rehervidor). Estas condiciones sonopuestas a las reacciones que ocurren en la Contactora de Amina a alta presiny moderada temperatura. El vapor de despojo es producido por vaporizacin deuna porcin de agua en la solucin de amina.

6.1.2.1 Bases de DiseoLas bases de diseo para el sistema de regeneracin de amina se resumen acontinuacin:

Tipo de Amina: MDEAConcentracin de Amina: 50 %wt (en agua tratada)Caudal de Circulacin: 245 GPMCarga de Amina Pobre: 0,03 moles de CO2 por mol de aminaCarga de Amina Rica: 0.45 moles de CO2 por mol de amina


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6.1.2.2 Equipos PrincipalesLos principales tems en el sistema de regeneracin de amina estn listados acontinuacin;

IntercambiadoresIntercambiador de Amina Pobre/Rica

Rehervidor de Amina (Tubos)

AeroenfriadoresEnfriador de Amina

Condensador de Reflujo

Enfriadores de sellos mecnicos de Bombas Impulsoras de Amina

RecipientesTanque de Expansin de Amina

Acumulador de Reflujo

Tanque de Abastecimiento de AminaFiltroFiltro de Carbn Activado

Filtro de Partculas de Amina

TorresRegeneradora de Amina

BombasBombas de Circulacin de Amina

Bombas Reforzadoras de Amina

Bombas de Reflujo

Bombas de Inyeccin Anti-espuma


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6.1.2.3 Descripcin del Proceso del Sistema de RegeneracinLa amina rica fluye de la Contactora de Amina al sistema de regeneracin deamina a un caudal de 245 GPM y 150 F a 180 F y 1275 lpcm

a. Equipos de Amina RicaLa amina rica sale de la Contactora de Amina a travs del sistema de control.La vlvula de control marca la transicin de operacin de alta presin aoperacin de baja presin. La amina rica contiene algunos hidrocarburoslivianos, primariamente metano y etano, que son fsicamente absorbidos por lasolucin de amina debido a la alta presin de operacin en la Contactora de

Amina. La mayora de estos hidrocarburos, una pequea porcin de dixido de

carbono, y algunos contaminantes voltiles abandonan la solucin cuando lapresin operativa es reducida por la vlvula de control de nivel. El vapor que seforma de esta manera es llamado gas flash.

La amina rica es introducida al Tanque de Expansin de Amina que opera a 60lpcm. El tanque de Expansin de Amina permite separar la amina rica, gasflash y cualquier hidrocarburo liquido desprendido de la amina rica, pero quees muy pesado para vaporizarse. Una buena separacin de hidrocarburos esimportante porque los hidrocarburos pueden causar problemas de espuma en laRegeneradora de Amina.

El gas flash sale por el tope del tanque de expansin a travs del control depresin y fluye al sistema de gas combustible o a la chimenea de venteo. Elventeo es separado en una ubicacin segura. Pero esta es normalmente solousada durante descontroles.

Cualquier hidrocarburo lquido que se separa de la amina rica en el tanque deexpansin formara una capa sobre la superficie de la amina rica porque estosno son tan densos como la solucin de amina. La acumulacin de liquido puedeser manualmente drenada usando la vlvula skimmer (desnatadora) de

hidrocarburo ubicada sobre el costado del tanque de expansin. Duranteoperacin normal la acumulacin de liquido no es demasiado.

La amina rica sale del fondo del tanque de expansin a travs del control denivel y fluye aguas abajo al Intercambiador de Amina Pobre/Rica.


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Dentro del intercambiador, la amina rica es calentada a 210 F por intercambiode calor mediante la solucin de amina regenerada llamada amina pobre. El

intercambiador tiene dos objetivos: primero, calienta la amina rica paraoptimizar la operacin en la Regeneradora de Amina y reduciendo la cargatrmica de calor en el Rehervidor de Amina. Segundo, enfra la amina pobrereduciendo la carga trmica sobre el Aeroenfriador de Amina.

La amina rica caliente fluye desde el Tanque de Expansin de Amina a travsde la vlvula de control de nivel y entra al tope de la Regeneradora de Amina.La vlvula de control de nivel est ubicada aguas abajo del intercambiador de

Amina Pobre/Rica, de manera de evitar la contra presin sobre elintercambiador debido a la vaporizacin. Esto ayuda a minimizar la corrosinpor gas acido en el intercambiador y en las tuberas ubicadas aguas abajo.

b. Regeneradora de AminaDentro de la Regeneradora de Amina, el dixido de carbono absorbido esdespojado de la amina rica con vapor que se produce en el Rehervidor de Aminapor vaporizacin de una porcin de agua de la solucin de amina. La aminapobre sale del fondo de la torre y el vapor con dixido de carbono hmedo salepor el tope de la torre.

La Regeneradora de Amina opera a 220 F en el fondo y 190F en el tope. La

contra presin es mantenida en 4 lpcm por la vlvula controladora de presinsobre la lnea de venteo del gas acido. Los 20 platos en la torre funcionan de lamisma manera como los platos en la Contactora de Amina.

Como el vapor de despojo se mueve hacia arriba a travs de la Regeneradora deAmina, esto transfiere suficiente calor a la solucin de amina descendente parapromover la desercin de dixido de carbono. La mayor parte de este vaporcondensa durante este proceso, diluye la solucin de amina, y retorna alrehervidor. El vapor que no condensa acta como un portador para remover eldixido de carbono desorbido de la solucin de amina y arrastrado hacia el topede la torre.

La torre est equipada con un indicador de presin diferencial. Una presindiferencial ms alta de lo normal indica problemas de formacin de espuma enla torre.


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c. Equipo de Tope de la Regeneradora de AminaEl vapor de tope de la torre fluye al Condensador de Reflujo donde este esenfriado entre 110 F y 120 F por intercambio de calor con el aire ambiente.Este condensa la mayor parte del vapor de agua de tope de la torre. El efluente

de este condensador fluye al Acumulador de Reflujopara su separacin.El vapor separado, llamado gas acido, es fundamentalmente dixido de

carbono y algo de vapor de agua, hidrocarburos livianos, resto de amina ycontaminantes voltiles que pueden estar presentes. El gas acido sale por eltope del acumulador a travs del control de presin y fluye hacia la chimeneade venteo

El lquido recogido en el fondo del acumulador, llamado reflujo, esfundamentalmente agua. El dixido de carbono disuelto, hidrocarburos, amina

y algunos contaminantes tambin estarn presentes. El reflujo es bombeadodesde el acumulador a travs de las Bombas de Reflujo. Las bombas estnequipadas con un control de caudal mnimo a travs de un orificio derestriccin, que ayuda a proteger las bombas de problemas de bajos caudalesdurante descontroles u operaciones por debajo de los caudales de diseo.

Las bombas retornan el reflujo a la Regeneradora de Amina en la lnea dealimentacin aguas debajo.

d. Rehervidor de AminaLa solucin de amina deber ser prcticamente despojada del gas acido antesde que sea recogida en el plato de la chimenea de la Regeneradora de Amina(ubicada por debajo del plato #20) y alimentada por gravedad al Rehervidor de

Amina. Esto es muy importante porque el gas acido hmedo y caliente esaltamente corrosivo y en altas concentraciones puede causar severos daos alrehervidor.

El rehervidor de amina est diseado para vaporizar alrededor del 10% en pesode su alimentacin. La temperatura de ebullicin de la amina, es mucho msalta que la temperatura de ebullicin del agua, de manera que el vapor soloconsistir primariamente de vapor de agua. Esto se denomina vapor de

despojo. El liquido remanente es llamado amina pobre porque ha sido

despojada del exceso de dixido de carbono.


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El efluente del rehervidor retorna a la base de la Regeneradora de Amina porseparacin. El vapor de despojo fluye hacia arriba a travs de los platos paradespojar el dixido de carbono de la solucin de amina descendente tal como seexplico anteriormente. La amina pobre cae hacia el fondo de la torre y seacumula en el Tanque de Abastecimiento de Amina.

La fuente de calor para el Rehervidor de Amina es aceite caliente provenientedel sistema de aceite calefactor. Este mtodo de calentamiento indirectoprotege la solucin de amina, de puntos calientes y de la posterior degradacintrmica asociada con el juego directo del rehervidor.

e. Variables Importantes para la Regeneracin Apropiada de la AminaLa regeneracin adecuada de la amina es decisiva para el mantenimiento delgas tratado en especificaciones y controlar la corrosin en todo el sistema deamina. La variable operativa que tiene el mayor efecto en la regeneracin deamina es la adecuada produccin del vapor de despojo. La adecuadatemperatura de salida del rehervidor es tambin importante.

(1) Vapor de DespojoDeber existir suficiente vapor de despojo para calentar adecuadamente lasolucin de amina y arrastrar el dixido de carbono desorbido.

El vapor de despojo es generado en el rehervidor, y se separa de la aminapobre dentro de la Regeneradora de Amina de modo que la cantidad devapor generado no se puede medir directamente o controlar. Sin embargo,como la cantidad de vapor generado depende de la carga trmica de ingresoal rehervidor, esto puede ser directamente controlado a travs del caudal decirculacin de aceite calefactor y el suministro de temperatura.

Por ejemplo, a medida que el caudal de aceite calefactor o el suministro detemperatura es aumentado, la carga de vapor que se genera tambin

aumentara. Y, a medida que la cantidad de vapor de despojo aumenta, lacantidad de dixido de carbono remanente en la amina pobre, llamadocarga pobre, disminuir.

Durante la operacin, se debern ajustar el caudal del aceite calefactortanto como sea necesario para regenerar la solucin de amina a una cargapobre de 0.03 moles de dixido de carbono por moles de amina (o menos).


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(2) Temperatura de Salida del RehervidorLa temperatura de salida del rehervidor deber ser como mnimo 240Fpara proveer vapor de despojo suficientemente caliente para calentaradecuadamente la solucin de amina en la torre. A menores temperaturas,

la eficiencia de las reacciones de desorcin disminuye, de manera que serms difcil de regenerar adecuadamente la solucin de amina.

Por otra parte, la temperatura de salida del rehervidor no debe exceder 270F porque, a temperaturas ms altas, el potencial de degradacin trmica dela amina comienza a aumentar significativamente.

Es importante notar que la temperatura de salida del rehervidor no escontrolada ajustando la carga trmica que ingresa al rehervidor. En esteaspecto, el proceso acta mas como un caldero de vapor que como un tpico

rehervidor de torre. Esto es porque el vapor generado en el rehervidor esprcticamente todo agua y esto se vaporiza prcticamente a unatemperatura constante, como el agua en un caldero. Aumentando la cargatrmica, aumentara la carga de vapor generado pero no la temperatura delmismo.

Por el contrario, la temperatura de salida del rehervidor es directamentecontrolada a travs del control de presin de la Regeneradora de Amina.Una vez ms, esto es una operacin similar a la de un caldero. Por ejemplo,a medida que la presin de la Regeneradora de Amina es incrementada, latemperatura de salida del rehervidor tambin aumentara.

Durante la operacin, se debern ajustar la presin de la Regeneradora deAmina si fuera necesario para mantener la temperatura de salida delrehervidor dentro del rango recomendado de 240 F a 270 F.

En resumen, la carga de vapor de despojo que se genera esta indirectamentecontrolada ajustando la cantidad de carga trmica en la entrada del Rehervidor

de Amina, y la temperatura de salida del rehervidor esta indirectamentecontrolada ajustando la presin de operacin de la Regeneracin de Amina.


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f. Equipo de Amina PobreLa amina pobre caliente es bombeada desde el Tanque de Abastecimiento de

Amina y se presuriza a 70 lpcm a travs de las Bombas Reforzadoras de Amina.Las bombas estn equipadas con Enfriador de Sellos de Bombas Reforzadoras

de Amina el cual enfra el lquido de lavado de los sellos por conveccin naturale intercambio con el medio ambiente. Enfriar el fluido de lavado de los sellosayuda a extender la vida til de los sellos de las bombas.

La amina pobre presurizada fluye a travs del Intercambiador de AminaPobre/Ricadonde es enfriada entre 170 F y 190 F por intercambio de calor conla amina rica, como se describi anteriormente. El intercambiador estequipado con un bypass en el lado de la amina pobre que se usa para ajustar latemperatura de alimentacin de la Regeneradora de Amina cuando seanecesario. El bypass est ubicado en el lado rico, porque la amina pobre esmenos corrosiva que la amina rica y probablemente menos expansin al otrolado de la vlvula.

La amina caliente es ms adelante enfriada entre 105 F y 115 F porintercambio de calor con aire ambiente en el Enfriador de Amina.La amina enfriada es filtrada en el filtro de partculas para remover slidos detamao mayor a 5 micrones. Esto reduce la tendencia de formacin de espuma,erosin, corrosin, suciedad y taponamiento. Dentro del filtro la amina pobre esforzada a fluir a travs de los elementos filtrantes que atrapan las partculassolidas. A medida que los elementos filtrantes se van obstruyendo conpartculas, la cada de presin a travs de los filtros aumentara. Cuando lacada de presin alcanza los lmites admitidos por el fabricante, los elementosfiltrantes debern ser reemplazados. Un bypass est provisto para que loselementos filtrantes puedan ser reemplazados mientras la unidad estoperando.

Cerca de 10% de la amina pobre filtrada, 24 GPM es desviada a travs delFiltro de Carbn y luego se recombina con la corriente principal de aminapobre. La filtracin con carbn remueve hidrocarburos pesados y las impurezassolubles de la superficie activa de la solucin de amina. Esto reduce latendencia a la formacin de espuma.

Dentro del filtro de carbn, la amina pobre es forzada a fluir hacia abajo atravs de un lecho de 4-6 de profundidad de grnulos de carbn activado. Lasimpurezas son absorbidas sobre la superficie de los grnulos de carbn


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activado. A diferencia de los filtros de partculas, el carbn puede agotarse sinningn incremento en la cada de presin a travs de los filtros. El carbnnecesitara ser reemplazado cuando las comparaciones de las muestras tomadasaguas arriba y aguas abajo del filtro muestren un aumento del color, tendenciaa formacin de espuma y contenidos de hidrocarburo.

Un colador (strainer) es colocado aguas abajo del filtro de carbn para atraparfinos carbones que escapan de los filtros. Esto es importante porque partculasde carbn pueden erosionar partes internas de las bombas.

La corriente filtrada se recombina con la corriente principal de amina pobre. Laamina pobre es luego bombeada al tope de la Contactora de Amina a travs delas Bombas de Circulacin de Amina. La vlvula de control de flujo ubicadaaguas debajo de las bombas permite que el caudal de circulacin de amina seaoptimizado. Una vez que la amina pobre entra al tope de la Contactora de

Amina, el circuito de circulacin de amina esta completo.

g. Equipo AntiespumaEl antiespuma puede ser inyectado a la amina pobre en la descarga de lasBombas de Circulacin de Amina, y a la amina rica en la salida delIntercambiador Amina Pobre/Rica.

El antiespuma es bombeado dentro del sistema de amina a travs de la Bombade Inyeccin de Antiespuma.Esta deber ser inyectada nicamente cuando seanecesaria y no por ms de 10 minutos cada vez. Exceso de antiespuma crearaproblemas operativos y de mantenimiento. Cuando ocurra la formacin deespuma, la causa deber ser identificada y corregida tan pronto sea posible.

h. Amina TratadaLas prdidas de amina son normalmente mnimas, a menos que ocurra un

problema de formacin de espuma o fugas. La concentracin de amina se testearutinariamente para monitorear dichas prdidas. La reposicin de aminadeber hacerse de manera batch, tanto como sea necesario para mantener laconcentracin de amina entre 48 y 52 por ciento en peso. La amina se agrega alsistema a travs de la lnea de agua tratada.


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i. Gas BlanketDeber efectuarse las previsiones para que el gas blanket fluya en dosposiciones del sistema de amina.

El gas blanket fluye al tanque de Expansin de Amina a travs delcontrolador de presin cuando es necesario. Este es usado especialmentedurante los arranques y paros de planta, cuando muy poco o nada de gasflash es generado. En estas ocasiones, el gas blanket mantiene la presindel Tanque de Expansin de Amina suficientemente alta como paraalimentar la amina rica a la Regeneradora de Amina. Normalmente, noexiste flujo a travs de ste.

El gas blanket fluye por la lnea de tope de la Regeneradora de Amina atravs del controlador de presin cuando es necesario. Esto ayuda amantener presin positiva en la Regeneradora de Amina durante losparos de planta cuando la torre se enfra y el vapor en la torre secondensa. Normalmente, no existe flujo a travs de este.

La alimentacin del gas blanket es del sistema de gas combustible.

j. Drenaje de AminaEl sistema de drenaje de amina permite que la solucin de amina que se drena

de los equipos por mantenimiento u otras causas, sea recuperada y retornadaal sistema de amina. Hay colectores de alta presin (HAD) y baja presin(LAD). La solucin de amina drenada puede ser colectada y retornada alsistema de amina de manera batch cuando sea necesario. El punto de retornoes a travs de la lnea de agua tratada. La solucin de amina que retorna esllamada amina de reposicin.

6.1.3. SISTEMA DE ACEITE TERMICO

El objetivo del sistema de aceite trmico es para transportar calor desde elHorno al Rehervidor de Amina.


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6.1.3.1 Bases de DiseoLas bases de diseo para el sistema de aceite trmico se resumen acontinuacin:

Caudal de Circulacin: 191.600 lb/hTemperatura de Alimentacin: 380 FTemperatura de Retorno: 270 F

El sistema de aceite trmico es un sistema cerrado.

6.1.3.2 Equipos PrincipalesLos equipos principales del sistema de aceite trmico se listan a continuacin:

IntercambiadorRehervidor de Amina (carcaza)

AeroenfriadoresEnfriador de Sellos de Bombas

RecipientesTanque de Expansin de Aceite Trmico

BombasBombas de Circulacin de Aceite Trmico

HornoHorno de Aceite Trmico

6.1.3.3 Descripcin del Proceso del Sistema de Aceite TrmicoEl Horno de Aceite Trmicoest diseado para calentar aceite de 270 F a 380F. Esta temperatura permite que el calentamiento del proceso se efecte ytambin compensa las prdidas de calor en las tuberas. El Horno de AceiteTrmico es un horno horizontal con un quemador. El caudal de circulacin del


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gas combustible es ajustado automticamente a travs del controlador detemperatura de salida, de manera de mantener una temperatura constante delaceite trmico.

El aceite trmico fluye desde el Horno de Aceite Trmico a la carcaza del

Rehervidor de Amina. En el rehervidor, el aceite caliente es enfriado de 380 Fa 270F, a medida que le transfiere calor a la solucin de amina.

El aceite trmico fluye del Rehervidor de Amina a las Bombas de Circulacinde Aceite Trmico donde se presuriza a 135 lpcm. Las bombas estn equipadascon Enfriador de Sellos de Bombas de Aceite Calefactor, los cuales enfran ellquido de lavado de los sellos por conveccin natural e intercambio con elmedio ambiente.

Las bombas retornan el aceite a la entrada del Horno de Aceite Trmico para

completar el circuito de circulacin del aceite trmico. La vlvula de control deflujo ubicada aguas debajo de las bombas, permite ajustar el caudal decirculacin de aceite trmico tanto como sea necesario, para proveer la cantidadrequerida de calor al Rehervidor de Amina.

La presin del tanque de expansin se mantiene entre 2 lpcm y 31 lpcm por elsistema blanket que se introduce al tanque a travs del control de presin, ydesprende el exceso a venteo a travs de ste.

6.1.4 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE

El objetivo del sistema de gas combustible es proveer gas al Horno de AceiteTrmico y gas blanket para el Tanque de Expansin de Amina y laRegeneradora de Amina.

6.1.4.1 Bases de DiseoLas bases de diseo para el sistema de gas combustible se resumen acontinuacin:

Caudal de Circulacin: 786 lb/hPresin: 50 lpcm


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6.1.4.2 Equipos PrincipalesLos equipos principales del sistema de aceite trmico se listan a continuacin:

RecipienteDepurador de Gas Combustible

6.1.4.3 Descripcin del Proceso del Sistema de Gas CombustibleEl gas combustible es tomado de cualquiera de las siguientes tresalimentaciones: la lnea de gas de entrada, lnea de gas tratado, o el sistema degas combustible. No importa cul sea la alimentacin seleccionada, el gas entraal sistema de gas combustible.

El gas es despresurizado a 212 lpcm, y luego baja a 50 lpcm. Dos reguladores

son usados porque la cada de presin es demasiada para manejarla con un soloregulador.

Las corrientes de gas son depuradas en el Depurador de Gas Combustible pararemover cualquier lquido libre. Esto es necesario porque lquidos libres daanlos quemadores en el gas combustible.

6.2 ESQUEMA TIPICO DE UNA PLANTA DE ENDULZAMIENTO DE GASNATURAL


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6.3 SIMULACION DEL SISTEMA DE ENDULZAMIENTO

7. ANALISIS Y RESULTADOS DE LA OPERACION

7.1. CONDICIONES DE ENTRADA DEL GAS A PLANTACaudal : 24.5 MMpcnPresin : 1100 lpcmTemperatura: 110 F


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7.2 COMPOSICIN DEL GAS DE ENTRADA

COMPONENTES PORCENTAJE MOLAR (%)N2 0.310CO2 5.790C1 86.110C2 7.230C3 0.510iC4 0.020nC4 0.010iC5 0.010nC5 0.010C6 0.000C7* 0.000

7.3 COMPOSICIN DEL GAS TRATADO

COMPONENTES PORCENTAJE MOLAR (%)N2 0.329CO2 0.000

C1 91.402C2 7.674C3 0.541iC4 0.021nC4 0.106iC5 0.106nC5 0.106C6 0.000C7* 0.000


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7.4 CARGA MOLAR EN EL SISTEMA

7.5 GAS REMOVIDO DE LA CORRIENTE

7.5.1 Volumen de gas acido removido

7.5.2 Moles de gas acido removido


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7.6 GAS TRATADO QUE SALE DEL ABSORBEDOR

7.6.1 Caudal de Gas que sale de la planta

7.6.2 Moles de Gas que salen de la planta

7.7 CONTENIDO DE AGUA EN LA ENTRADA Y SALIDA DEL GAS

7.7.1 Gas de EntradaT= 110 F , P= 1100 lb/pie2

( )


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7.7.2 Gas TratadoT= 120F P= 1100 lb/pie2

CONDICIONES ENTRADA SALIDAPresin (lpcm) 1100 1100Temperatura (F) 110 120Contenido de agua (lb/MMpcn) 75,04 92,4

7.8 TASA MASICA DE LA SOLUCION AMDEA

7.9 CAUDAL DE CIRCULACION DE LA SOLUCION DE AMDEA


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7.10 CANTIDAD DE CALOR TOMADO POR EL GAS QUE SALE POR ELTOPE

7.11 CALOR DE REACCION

7.11.1 Calor remanente en la amina

7.12 COMPOSICION DE LA SOLUCION QUE LLEGA AL ABSORBEDOR

7.12.1 Moles de Agua en la Solucin


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7.12.2 Moles de AMDEA en la solucin

7.12.3 Moles de CO2 en la solucin

COMPONENTES (lb-mol/h) (%molar)H2O 3500,9 86,83aMDEA 529,55 13,13CO2 1,59 0,044032,04

7.13 COMPOSICION DE LA SOLUCION QUE SALE DEL ABSORBEDOR YENTRA AL REGENERADOR

COMPONENTES (lb-mol/h) (%molar)H2O 3500,9 83,60aMDEA 529,55 12,64CO2 157,34 3,764187,79


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7.14 TEMPERATURA DE LA SOLUCION A LA SALIDA DEL ABSORBEDOR

7.15 CALOR REQUERIDO EN EL INTERCAMBIADOR DE CALOR AMINA-AMINA

7.16 CALOR REQUERIDO EN EL REHERVIDOR


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7.17 COMPOSICION DE LOS GASES QUE SALEN DEL REGENERADOR

7.17.1 Moles de Vapor que dejan el Regenerador

7.17.2 Agua que sale de la Regeneradora

7.18 COMPOSICION DE LOS GASES QUE SALEN DEL REGENERADOR(ANTES DEL CONDENSADOR)COMPONENTES (lb-mol/h) (yi) (MI)H2O 157,38 0,5026 18,015CO2 155,75 0,4974 44,097

313,13 62,112


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7.19 COMPOSICION DE LOS GASES DE COLA EN EL SEPARADOR DESALIDACOMPONENTES (lb-mol/h) (yi) (MI)H2O 10,38 0,062 18,015CO2 155,75 0,938 44,097

166,13 62,112

7.20 CALOR REQUERIDO EN EL CONDENSADOR

7.21 REFLUJODe grafico R=1mol vapor/mol gas acido


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8. CONCLUSIONES Para prevenir problemas durante el procesamiento del gas, as como la

baja calidad en el mismo es necesario eliminar todo el CO2 y H2Scontenido en el gas natural.

Verificamos la optimizacin de un sistema de endulzamiento utilizandoel a-MDEA como sustancia absorbente, cumpliendo as con nuestroobjetivo principal.

Se pudo obtener un producto final que cumple con las especificacionesque exige tanto el mercado interno como el externo.

Se establecieron todos los parmetros que son necesarios para la optimarealizacin del proceso de endulzamiento.


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9. ANEXOS

Calor Especfico de una Solucin MEA- Agua


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Relacin de Reflujo vs P y T en la seccin del tope del regenerador


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Propiedades del Gas de campo Carrasco - Bolivia(P = 600 Psia; T=100 oF)


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10. BIBLIOGRAFIACampbell J.M,Gas Conditioning and Processing.1979 3a Edicin, 2, 222-227

MARTNEZ, M. 1995. Endulzamiento del Gas Natural. Ingenieros Consultores,S.R.L. Maracaibo (Estado Zulia), Venezuela.

Suarez Barba Jos Luis, Optimizacin de Sistema de Endulzamiento de GasNatural.

Dr. Pino Morales Fernando, Endulzamiento del Gas Natural, Universidad deOriente, Escuela de Ingeniera de Petrleo, Maturn/Monagas/Venezuela.

Msc. Calle Martnez Marco Antonio, Principios de Ingeniera de Gas.

Proyecto Endulzamiento Gas Natural

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