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PROCESAMIENTO DE GAS NATURAL
6.- ENDULZAMIENTO DEGASES ACIDOS
INSTITUTO ARGENTINODEL PETROLEO Y DEL GAS
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ENDULZAMIENTO DE GAS
n GAS ACIDO:Gas con contenidos de dixido de carbono (CO2) y compuestos sulfurados, superiores a los admitidos por las normas de transporte y/o seguridad personal y ambiental.
n ENDULZAR GAS:Remover los componentes que hacen que un gas sea cido.
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n COMPONENTES ACIDOS:
CO2 Dixido de Carbono (anhdrido carbnico)H2S Sulfuro de Hidrgeno (cido sulfhidrico)RSH MercaptanosCS2 Disulfuro de CarbonoCOS Sulfuro de Carbonilo
ENDULZAMIENTO DE GAS
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n POR QUE REMOVEMOS LOS COMPONENTES ACIDOS?
n CORROSION EN EQUIPOS Y CAERIAS BAJO CIERTAS CONDICIONES
n CONCENTRACIONES PERJUDICIALES AL MEDIO AMBIENTE
n CONCENTRACIONES PERJUDICIALES AL SER HUMANO (PROBLEMAS DE SEGURIDAD)
ENDULZAMIENTO DE GAS
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n FACTORES A CONSIDERAR CUANDO SE SELECCIONA UN PROCESO DE ENDULZAMIENTO
1.-TIPOS DE CONTAMINANTES A SER REMOVIDOS2.-LA CONCENTRACION DE LOS CONTAMINANTES Y EL
GRADO DE REMOCION REQUERIDO3.-LA SELECTIVIDAD REQUERIDA 4.-EN CASO DE ELIMINACION DE SULFUROS, SI SE
REQUIERE LA RECUPERACION DE AZUFRE COMO TAL.5.-RELACION COSTO DE INVERSION-BENEFICIOS DE LOS
PROCESOS SELECCIONADOS
ENDULZAMIENTO DE GAS
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ENDULZAMIENTO DE GAS
n FACTORES DE CONVERSION
SH2 CO2
Peso Molecular 34,076 44,011% Molar 10.000 ppmv 10.000 ppmv1 ppmv 34,076/M ppmv 44,01/M ppmv1 mg/Sm3 0,696 ppmv 0,539 ppmv1 grain/100 cf 15,8 ppmv 12,3
ppmv
Ejemplo:3 mgr SH2/Sm3 = 2,088 ppmv SH2
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ENDULZAMIENTO DE GAS
n CALCULO DE LA CANTIDAD DE SH2
S (kg SH2/da) = 1,44 Qgas (MMSCMD) x (PPMV SH2)
Ejemplo:Qgas = 300.000 Sm3/daSH2 = 200 PPMV
S = 86,4 kg SH2/da
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ENDULZAMIENTO DE GAS
n TIPOS DE PROCESOS DE ENDULZAMIENTO
SH2 CO2 SH2+CO2
1.- Plantas de Aminas X X X
2.- Carbonato de Potasio X X
3.- Solventes Fsicos X X X
4.- Membranas X
5.- Lechos No Regenerativos X(slidos o lquidos)
6.- Procesos REDOX X
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ENDULZAMIENTO DE GAS
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PLANTAS DE AMINAS
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PLANTAS DE AMINAS
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PLANTAS DE AMINAS
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PLANTAS DE AMINAS
Proceso: Reaccin Exotrmica reversible segncondiciones de presin Temperatura
P TCO2 + H2 O+ AMINA AMINAH+ + H-CO3- + CALOR
P T
H2S + AMINA AMINA+ + HS-+ Calor
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PLANTAS DE AMINASn Solventes:
AMINAS GENERICAS:n MEA Monoetanolanina ( Primaria)n DEA Dietanolamina ( Secundaria)n DGA Diglicolamina (Primaria)n MDEA Metildietanolamina (Terciaria)
AMINAS SELECTIVAS:Algunas aminas (p.ej.: MDEA) absorben preferentemente SH2 sobre CO2
AMINAS FORMULADAS:Son aminas ofrecidas por diferentes firmas de tecnologa de procesos preparadas en base a MDEA que mejoran la performance de este tipo de plantas.
INEOS - DOW - HUNTSMAN- BASF
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AMINAS FORMULADAS:
Son aminas ofrecidas por diferentes firmas de tecnologa de procesos preparadas en base a aminas genercas que mejoran la performance de este tipo de plantas.
Se le gregan paquetes de aditivos para obtener:
Selectividad
< Requerimiento trmico
>Capacidadde remocin de CO2/SH2
Proveedores Principales:
INEOS - DOW - HUNTSMAN- BASF
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CONSIDERACIONES PARA EL DISEO
Variables de Proceso Composicin del Gas Presin Temperatura Reactividad de la Amina Carga Caudal
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CONSIDERACIONES PARA EL DISEO (cont.)
Concentracin requerida a la salida Limpieza del Gas Seleccin de Materiales Tratamiento del Agua Eliminacin de Oxigeno Limpieza del circuito de Amina
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PLANTAS DE AMINAS
n Composicin del Gas:n CO2n H2Sn C6+n BTX: Aromticosn TEGn Aceite de Compresoresn COS: Sulfuro de Carbonilon Inhibidores de Corrosinn Mercaptanosn Hierron Cloruros (CL-)n Slidos -Carbn
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DIAGRAMA DE PROCESOS
TC
FA
TR
F
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TORRE CONTACTORA
GAS DULCE(+Caliente)
GAS ACIDO(Frio)
CO2
AMINA RICA(+Caliente)
70 Kgcm2, 30C
AMINA POBRE(Fria)
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TORRE REGENERADORA
CO2
VAPOR DE AGUA
1,4 Kgcm2 , 120C
VAPOR + CO2
AMINA POBRE
AMINA RICA
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TORRE CONTACTORA
DP
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TORRE CONTACTORA PERFIL DE TEMPERATURAS
DP
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FLASH DE AMINAS
DP
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TORRE REGENERADORA
DP
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FILTRACIONnFiltro de Partculas
nFiltro de Carbn Activado
DP
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PROBLEMAS
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CORROSIN EN EL SISTEMA
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CORROSIN EN EL SISTEMA
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GRADO DEGRADO DEPERMEABILIDADPERMEABILIDAD
ENDULZAMIENTO DE GASMEMBRANAS DE SEPARACION DE GASES
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ENDULZAMIENTO DE GASMEMBRANAS DE SEPARACION DE GASES
Tipo Tipo EspiraladaEspiralada
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SKID DE MEMBRANAS
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ENDULZAMIENTO DE GAS
n SISTEMA DE MEMBRANAS - EJEMPLO
Gas de Entrada:n Caudal 15 MMSCFDn Presin 925 psign Contenido de CO2 11% molarn Contenido de H2O Saturado
Gas de Salida:n Contenido de CO2 2% mxn Contenido de H2O 7 lb/MMSCF mxn Recuperacin de CH4 mxima
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ENDULZAMIENTO DE GASn SISTEMA DE MEMBRANAS - EJEMPLOSimple ETAPA
Stream Number 1 2 3
Stream Name Feed Gas PermeateSales Gas
Presure, psig 925 5 910Temperature, F 95 105 105Composition, Mole %
Carbon Dioxide 11,0 38,9 1,9Methane 86,4 60,3 95,0Nitrogen 0,6 0,3 0,6Ethane plus 2,0 0,5 2,5
Flow, MMscfd 15,0 3,7 11,3
Hydrocarbon Recovery: 83,0 %
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ENDULZAMIENTO DE GASn SISTEMA DE MEMBRANAS - EJEMPLODoble ETAPA
Stream Number 1 2 3
Stream Name Feed Gas Permeate Sales GasPresure, psig 925 5 910Temperature, F 95 105 105Composition, Mole %
Carbon Dioxide 11,0 81,0 1,8Methane 86,4 18,8 95,1Nitrogen 0,6 0,1 0,6Ethane plus 2,0 0,1 2,5
Flow, MMscfd 15,0 1,7 13,3
Hydrocarbon Recovery: 97,5 %Interstage Compression: 1000 HP
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ENDULZAMIENTO DE GASn SISTEMA DE MEMBRANAS - COMPARACION
Single STAGE Two STAGEFEED GAS:
Flow (MMSCFD) 15 15CO2 Content (%) 11 11
SALES GAS PRODUCT:Flow (MMSCFD) 11,3 13,3CO2 Content (%) 1,9 1,8H2O Content (lb/MMscf) < 4 < 4Hydrocarbon Recovery (%) 83,0 97,5
PERMEATE BY-PRODUCT:Flow (MMSCFD) 3,7 1,7CO2 Content (%) 38,9 81Gross Heating Value (BTU/scf) 615 190
INTERSTAGE COMPRESSION (HP) 0 1000
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COMPARACION: MEM. vs AMIN.
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ENDULZAMIENTO DE GASELIMINACION DE PEQUEAS CANTIDADES DE SULFUROSn LECHOS SOLIDOS O LIQUIDOS
ESPONJA DE HIERROSULFATREATSULFUR-RITE SULFACHECKSODA CAUSTICASULFA-SCRABOXIDO DE ZINC
n INYECCION DE LIQUIDOSGAS TREAT 114BAKER HS 5005TETROLITE HSW 700SULFA-CHECK 6139
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Lechos Slidos:
Rango de Aplicacin (ej.)
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H2OHC lquidos
H2O
H2O
GASCON H2S
GASSIN H2S
Lechos Slidos:
Esquema de Proceso
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REACTIVONUEVO
REACTIVOTOTAL
ZONA DE REACCION
Lechos Slidos: Operacin del Reactor
[H2S]
ZAMPLIACION ZONA DE REACCION
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REACTIVONUEVO
ZONA DE REACCION
REACTIVOAGOTADO
Lechos Slidos: Operacin del reactor
REACTIVOTOTAL
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REACTIVOAGOTADO
REACTIVOPARCIALMENTEAGOTADO(ZONA DE REACCION)
REACTIVOTOTAL
Lechos Slidos: Operacin del reactor
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Lechos Slidos:
Sistema
Lead Lag
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Planta Lecho Slido No Regenerativo
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ENDULZAMIENTO DE GAS
n PROCESOS REDOX
STREFFORDSULFEROXLO-CAT
Se emplean solventes con quelatos de Fe o V que oxidan el ionSulfuro a Azufre elemental.
El rango de aplicacin econmico es para obtener de 1 a 10 Tn/da de Azufre.
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LO-CAT
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LO-CAT
Reaccin en el absorbedor:H2S (g) + H2O (liq) H2S (liq)H2S (liq) HS- + H+
HS- + 2Fe+++ -----> S(solido) + 2Fe++ + H+
Reaccin de Oxidacin :1/2 O2 (g) + H2O(liq) 1/2 O2 (solucin)1/2 O2 (solucin) + 2Fe++ + H2O ----> 2Fe+++ + 2OH-
Reaccin general:H2S(g) + 1.2 O2(g) ----->H2O + S (solido)
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ENDULZAMIENTO DE GAS
n PROCESOS REDOX
CRYSTASULF
Se emplea un Solvente no acuoso que oxida el ion Sulfuro a Azufre elemental mantenindolo disuelto en el solvente.
El rango de aplicacin econmico es para obtener de 0.2 to 25 Ton/da de Azufre.
2H2S + S O2 3/x Sx + 2 H2O
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CRYSTASULF
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