Date post: | 25-Sep-2015 |
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PROCESAMIENTO DE GAS NATURAL
6.- ENDULZAMIENTO DEGASES ACIDOS
INSTITUTO ARGENTINODEL PETROLEO Y DEL GAS
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.
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
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
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
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
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
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
ENDULZAMIENTO DE GAS
PLANTAS DE AMINAS
PLANTAS DE AMINAS
PLANTAS DE AMINAS
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
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
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
CONSIDERACIONES PARA EL DISEO
Variables de Proceso Composicin del Gas Presin Temperatura Reactividad de la Amina Carga Caudal
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
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
DIAGRAMA DE PROCESOS
TC
FA
TR
F
TORRE CONTACTORA
GAS DULCE(+Caliente)
GAS ACIDO(Frio)
CO2
AMINA RICA(+Caliente)
70 Kgcm2, 30C
AMINA POBRE(Fria)
TORRE REGENERADORA
CO2
VAPOR DE AGUA
1,4 Kgcm2 , 120C
VAPOR + CO2
AMINA POBRE
AMINA RICA
TORRE CONTACTORA
DP
TORRE CONTACTORA PERFIL DE TEMPERATURAS
DP
FLASH DE AMINAS
DP
TORRE REGENERADORA
DP
FILTRACIONnFiltro de Partculas
nFiltro de Carbn Activado
DP
PROBLEMAS
CORROSIN EN EL SISTEMA
CORROSIN EN EL SISTEMA
GRADO DEGRADO DEPERMEABILIDADPERMEABILIDAD
ENDULZAMIENTO DE GASMEMBRANAS DE SEPARACION DE GASES
ENDULZAMIENTO DE GASMEMBRANAS DE SEPARACION DE GASES
Tipo Tipo EspiraladaEspiralada
SKID DE MEMBRANAS
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
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 %
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
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
COMPARACION: MEM. vs AMIN.
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
Lechos Slidos:
Rango de Aplicacin (ej.)
H2OHC lquidos
H2O
H2O
GASCON H2S
GASSIN H2S
Lechos Slidos:
Esquema de Proceso
REACTIVONUEVO
REACTIVOTOTAL
ZONA DE REACCION
Lechos Slidos: Operacin del Reactor
[H2S]
ZAMPLIACION ZONA DE REACCION
REACTIVONUEVO
ZONA DE REACCION
REACTIVOAGOTADO
Lechos Slidos: Operacin del reactor
REACTIVOTOTAL
REACTIVOAGOTADO
REACTIVOPARCIALMENTEAGOTADO(ZONA DE REACCION)
REACTIVOTOTAL
Lechos Slidos: Operacin del reactor
Lechos Slidos:
Sistema
Lead Lag
Planta Lecho Slido No Regenerativo
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.
LO-CAT
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)
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
CRYSTASULF