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