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07/09/2014
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ENDULZAMIENTO DE GAS
ÁGRIO
Endulzamiento
Lima – Setiembre 2014
INTRODUCCIÓN
1. Introducción
2. Impurezas del Gas Natural
3. Pre-tratamiento de Gas Natural
4. Procesos de Endulzamiento de Gas
Natural
5. Procesos Batch/Sólidos
6. Procesos Fase Líquida
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INDICE
1. Introducción
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Introducción
Las exigencias tanto económicas como medioambientales obligan a
que el gas que se.
Por lo tanto, es necesario conocer
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INDICE
2. Impurezas del Gas Natural
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Impurezas del Gas Natural
El Gas Natural usualmente contiene algunas impurezas tales como
Sulfuro de Hidrogeno (H2S), Dióxido de Carbono (CO2), Vapor de
Agua (H2O).
El Gas Natural con H2S u otro componente azufrado (COS, CS2 y
Mercaptanos) es denominado “Gas Agrio”.
Cuando el gas natural solo contiene CO2 es denominado “Gas Dulce”.
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Impurezas del Gas Natural
H2S y CO2: Estas impurezas provocan daños al medio ambiente,
corrosión en líneas o equipos, por lo cual disminuyen el valor comercial
del gas.
Agua: Los fluidos de yacimiento, por lo general están saturados con
agua en la boca de pozo, esta condición a altas presiones y bajas
temperaturas puede provocar la formación de hidratos sólidos, lo
que podría ocasionar problemas de taponamiento u obstrucción de
válvulas, accesorios o tuberías. Adicionalmente, también puede causar
problemas de corrosión en accesorios, tuberías o equipos.
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Impurezas del Gas Natural
Se remueven el H2S y CO2 debido a:
•Requerimientos de calidad
•Riesgo para la salud y el ambiente
•Problemas de corrosión
•Aumentar el poder calorífico
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Calidad del Gas Natural
La NTP 111.002 2003 y el D.S. 042-99-EM, especifica que el gas
natural seco deberá ser entregado por el concesionario en las
siguientes condiciones:
1.- Libre de arena, polvo, gomas; aceites, glicoles y otras impurezas
indeseables.
2.- No contendrá más de 3 mg/m3 estándar de sulfuro de hidrógeno, ni
más de 15 mg/m3 estándar de azufre total.
3.- No contendrá dióxido de carbono en más de 3,5% en volumen y
una cantidad de gases inertes totales no mayor de 6% en volumen.
4.- Contendrá como máximo 65 mg/m3 (4.1 lb/MMSCF) estándar de
vapor de agua.
5.- Poder calorífico bruto comprendido entre 8450 kcal/m3 estándar y
10 300 kcal/m3 estándar
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INDICE
3. Pre-tratamiento de Gas Natural
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Pre-Tratamiento
El pre-tratamiento del Gas Natural típicamente consiste de la remoción de
mercurio, endulzamiento y deshidratación del gas.
Dependiendo de los pasos posteriores de procesamiento y la concentración de
los componentes de gases ácidos, puede ser necesario eliminar H2S y CO2 del
gas natural. Los procesos de depuración, tales como MDEA, Benfield o
SULFINOL se ofrecen para este servicio.
Si sólo están presentes pequeñas cantidades de gas acido, estas pueden ser
eliminadas por adsorción junto con la eliminación de agua.
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Pre-Tratamiento
12 Proceso de Endulzamiento de
Gas Natural
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INDICE
4. Procesos de Endulzamiento de
Gas Natural
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Endulzamiento
Existen más de 30 procesos para el endulzamiento de Gas Natural. Los más
importantes de estos procesos pueden ser clasificados de la siguiente manera:
• Adsorción en lecho solido.
• Absorción con Solventes
• Oxidación directa a azufre.
• Membranas.
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Endulzamiento
Factores a considerar en la selección del proceso:
• Concentración de Gas Ácido en la entrada y salida.
• Flujo, temperatura y presión del Gas Natural.
• Tipo de impurezas a remover.
• Factibilidad de recuperar azufre.
• Consideraciones ambientales.
• Presencia de aromáticos pesados.
• Factibilidad Económica.
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Endulzamiento
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Endulzamiento
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Procesos de Conversión Directa
Procesos de Conversión
Indirecta
INDICE
5. Procesos Batch / Sólidos
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Procesos Batch
En este tipo de procesos el H2S es removido, en tanto que la presencia de CO2
no afecta al proceso. Usualmente, los Procesos Batch son usados para gases
con bajo contenido de azufre.
También son denominados Procesos de Lecho Seco, y se dividen de la
siguiente manera:
Absorción en un sólido: Tamices Moleculares
Conversión Química: Iron Sponge, Oxido de Zinc.
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Iron Sponge – Esponja de Hierro
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Óxido de Zinc
Este tipo de procesos pueden ser usados en vez de Iron Sponge, para la
remoción de H2S, COS, CS2 y mercaptanos.
Los Procesos Oxido de Zinc están disminuyendo en uso, debido a los
problemas de regeneración, y la dificultad de disponer de sulfuro de zinc; el Zn
es considerado un metal pesado.
Reacción:
ZnO + H2S → ZnS + H2O
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Tamices Moleculares
Los Tamices Moleculares son Silicatos de Aluminio y Sodio cristalinos, y
tiene una gran área superficial.
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Tamices Moleculares
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INDICE
6. Procesos en Fase Líquida
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Procesos en Fase Líquida
Este es uno de los proceso comúnmente más usados para el tratamiento de gas
acido.
Los Procesos Fase Liquida se dividen de la siguiente manera:
•Solventes Químicos: Alcanolaminas, Carbonatos de Potasio.
•Solventes Físicos: Selexol, Purisol, etc.
Los Solventes Químicos son usados en la forma de solución acuosa para
reaccionar con H2S y CO2. Los Solventes Físicos pueden ser usados para
remover selectivamente compuestos de azufre.
Una combinación de solventes químicos y físicos, también es usado en la
industria. 25
Procesos en Fase Líquida
Criterios de Selección
• El tipo y la concentración de impurezas además de la composición
de hidrocarburos del gas ácido.
• La Presión y Temperatura a la cual esta disponible el gas ácido.
• Las especificaciones del gas de salida.
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Solventes Físicos
Solventes Químicos – Aminas
Presiones
Parciales
50 psi
de los gases
ácidos
Bajas (psi)
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Aminas
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Aminas
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Comparación de Solventes Químicos/Físicos
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Comparación de Solventes Químicos
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Procesos con Carbonato de Potasio
Usado para remover CO2 y H2S, este proceso también puede remover
COS y CS.
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Procesos con Solvente Físico
Para estos procesos se usan líquidos orgánicos, con el fin de absorber
H2S preferentemente a CO2, estos proceso se da a alta presión y baja
temperatura.
Tenemos los siguientes procesos comerciales:
• Fluor Process
• Purisol Process
• Selexol Process
• Sulfinol Process
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