Endulzamiento Del Gas Natural Con Sulfatreat

Endulzamiento del gas natural con sulfatreat

1. INTRODUCCIÓN

Sulfatreat es el reactivo sólido más utilizado como medio para la remoción del H2S de corrientes gaseosas. En nuestro país más, de 4.000.000 Sm3/d de gas son procesados en distintas aplicaciones, alguna de ellas en funcionamiento hace más de 10 años.

El reactivo es fabricado por nuestra representada “MI Sulfatreat “de Saint Louis, Estados Unidos de Norteamérica.

Por otro lado, Flargent cuenta con amplia experiencia en el diseño básico, de detalle y construcción de este tipo de plantas, el cual representa un sólido soporte local para nuestros clientes y que ponemos a su disposición para este proyecto.

2. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN

Para esta investigación se logró obtener información acerca de otros estudios realizados por destacados autores, los cuales sirven como antecedentes en relación al problema planteado: Aplicación de sulfatreat en la remoción de sulfuro de hidrogeno en el proceso de endulzamiento del gas natural

El cálculo para ambos sistemas se realizó partiendo de la misma aplicación en cuanto a condiciones de presión, temperatura, carga y composición de gas mediante una hoja de cálculo que permite relacionar y determinar todos los parámetros úti les para l l evar a cabo d icho d i seño. Del análisis de resultados se determinó que la variable con más influencia, entre utilizar un sistema u otro, es la tasa de circulación de la solución endulzadora, lo cual trae como consecuencia ahorros de energía y por consiguiente la reducción de los costos operacionales, así como también disminución del tamaño de los equipos que constituyen la planta, y ahorros en manten imiento dado que los so lventes re formulados presentan menor potencial corrosivo. Por último, económicamente un diseño de endulzamiento de gas natural con aminas reformuladas presenta excelentes ventajas respecto al uso de aminas convencionales.

3. JUSTIFICACIÓN

En el marco del desarrollo energético mundial, se hace necesario el desarrollo de nuevas tecnologías y cabe destacar, que sobre el tema objeto de estudio existen muy pocas fuentes bibliográficas en el idioma español; sumado a eso, actualmente en Bolivia no se han desarrollado trabajos de investigación a nivel de pre-grado dirigidos al endulzamiento de gas natural con

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sulfatreat en su proceso debido a que el petróleo tiene poco contenido de H2S pero es necesario profundizar los conocimientos en los procesos de acabado.

Bajo una visión teórica, la investigación pretende constituir medidas de mejoras en los procesos de endulzamiento aplicados en la actualidad, tales como la implementación de sulfatreat en la remoción de del gas natural, proporcionando conceptos, principios y aspectos teóricos relacionados con el tema en estudio, los cuales están conceptualizados para dar respuesta a las interrogantes de la investigación en lo que respecta al endulzamiento de gas natural con sulfatreat.

4. OBJETIVOS GENERAL

Comparar el empleo de sulfatreat en el proceso de endulzamiento del gas natural con respecto a la amina, con la finalidad de conocer cual representa una mejor propuesta tecnológica en las industrias gasíferas

El siguiente proyecto fue realizado para que los estudiantes de ingeniería comprendan la tecnología de remoción del acido sulfhídrico del gas natural obtenido en campos gasíferos y petrolíferos de Bolivia con Sulfatreat y otros métodos. El alto contenido de acido sulfúrico en el gas natural ocasiona desgaste y corrosión de los gasoductos. De esta manera enriquecer y ahondar el conocimiento de los estudiantes en los procesos de acabado.

5. Objetivos Específicos

Describir el proceso de endulzamiento del gas natural Conocer los equipos que se utilizan en los procesos Comparar los métodos de endulzamiento con sulfotreat y aminas

6. MARCO TEORICO

Gas natural

Según Martínez (2000:25), se denomina gas natural al formado por losmiembros más volátiles de la serie parafínica de hidrocarburos,principalmente metano, cantidades menores de etano, propano y butano y,finalmente, puede contener porcentajes muy pequeños de compuestos máspesados. Además, es posible conseguir en el gas natural cantidadesvariables de otros gases no hidrocarburos, como dióxido de carbono, sulfurode hidrogeno, nitrógeno, helio, vapor de agua, entre otros.

El gas natural puede obtenerse como tal en yacimientos de gas libre oasociado en yacimientos de petróleo y de condensado. En Venezuela, losyacimientos de gas libre son de reciente utilización,

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debido a que, tradicionalmente el gas natural se ha obtenido vinculado con la producciónde petróleo (Martínez, 2000:26)

Los componentes mencionados anteriormente pueden ser agrupadosbajo tres categorías de acuerdo a su grado de volatilidad y peso molecular,como sigue:

Tabla 1

Componentes del gas natural según su volatilidad y peso molecular

Tipos de gas natural

SULFATREAT

Sulfatreat es el nombre comercial de un reactivo sólido a base de óxido de hierro (Fe2O3) para eliminación de H2S de corrientes gaseosas. Este es un producto no re generable que se dispone en forma de lecho sólido. El contaminante removido del gas reacciona con el Sulfatreat y queda incorporado al reactivo, el cual debe ser reemplazado cada determinado tiempo.

Sulfatreat se presenta en forma de pequeños gránulos con gran regularidad de tamaño y forma, posee una densidad de 62 lb/cf, su color es negro, y todas sus características son similares antes y después de reaccionado. Está compuesto por óxidos de hierro soportados sobre una estructura de silicatos inertes. Una vez reaccionado, contiene pirita (disulfuro de hierro) producto de la reacción entre el Endulzamiento De Gas Natural Con Sulfatreat.doc 4 de 11 Sulfatreat y el H2S. La pirita es un compuesto estable que no se descompone, por lo que el H2S es irreversiblemente eliminado.

El reactivo no es tóxico, inflamable, explosivo, corrosivo o irritante, ni antes ni después de la operación, por lo que no ocasiona problemas ambientales en su disposición final ni en su manipulación, no obstante debe tenerse en cuenta que a pesar de que el producto no presenta características adsorbentes cualquier contaminante propio del gas que pudiera quedar retenido en el producto podría modificar esta situación.

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El principio operativo de Sulfatreat consiste en la reacción química entre el H2S de la corriente gaseosa con el óxido de hierro, obteniéndose como productos el sulfuro ferroso (FeS2), también denominado pirita, y vapor de agua. El esquema de reacción es el siguiente:

El sulfuro ferroso (Fe2S), producto de la reacción, no es tóxico, ni corrosivo ni inflamable. La reacción es irreversible y el producto es un compuesto estable que no se descompone, por lo que el H2S es eliminado de la corriente de gas en forma irreversible. En consecuencia el reactivo no es regenerable y debe reemplazarse cada determinado tiempo, generalmente entre uno y tres añ os, disponiéndose en forma de lecho sólido. El reactivo agotado constituye un residuo especial no peligroso, cuya disposición final puede realizarse en rellenos sanitarios o en caminos.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

El gas ácido proveniente de la batería, ingresa al sistema de reactores de Sulfatreat, donde el H2S reacciona irreversiblemente con el reactivo y es eliminado.

Antes de su ingreso a los lechos, se debe atomizar agua de modo de lograr la saturación de la corriente, condición fundamental para la buena performance del sistema. El exceso de agua es luego removido en un separador, aguas abajo de la inyección, pues el ingreso de agua en estado líquido a los lechos daña el reactivo en forma permanente por generar canalizaciones en el mismo.

Fex Oy + SH2 Fe2 S + H2O

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El gas ingresa luego al lecho ó batería de lechos por la parte superior y lo(s) atraviesa saliendo por la conexión inferior. Durante este proceso el H2S reacciona con el Sulfatreat y es removido de la corriente. En el fondo del recipiente pueden acumularse agua (liquida) y/o otros hidrocarburos condensados, los cuales deben purgarse periódicamente.

El diámetro y la altura de los lechos quedan determinados por las hojas de cálculo emitidas por “MI SULFATREAT”, llamadas EPS “Estimated Perfomance Sheet”. Las EPS proveen otros datos necesarios para el diseño, tales como:

· Pérdida de presión, que es la pérdida de carga a través de los lechos y la cual solo incluye la ocasionada por el producto (no incluye filtros, cañ erías, válvulas, etc.).

· Peso de reactivo requerido para la operación.

· Vida esperada del lecho, en días o meses hasta alcanzar la concentración de salida máxima esperada.

El funcionamiento del reactivo se ve afectado principalmente por dos factores:

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(a) Saturación de agua: el gas debe estar saturado de agua en fase vapor, o sea que no se necesita agua liquida. De hecho cualquier líquido libre en el lecho perjudicará la operación por producir canalizaciones en el reactivo.

(b) Temperatura: La reacción es más rápida a medida que la temperatura es mayor, por lo tanto, con altas temperaturas de diseño se tienen lechos más pequeños.

El modelo de flujo dentro de los lechos de Sulfatreat es de “tipo pistón”. El gráfico adjunto ilustra un esquema típico de un reactor de Sulfatreat. El gas ingresa por la parte superior del lecho, generando una zona de reacción que va desplazándose hacia la parte inferior a medida que el reactivo se va Endulzamiento De Gas Natural Con Sulfatreat.doc 6 de 11 agotando, y sale del reactor por la parte inferior con una concentración de H2S que es próxima a 0 ppmV durante la mayor parte de la vida útil del reactivo. Esta característica le confiere al sistema la capacidad de absorber variaciones instantáneas de concentración y/o caudal sin necesidad de maniobras especiales o inversiones extraordinarias en el costo de operación, en términos de costo por kilogramo de H2S removido.

El sistema puede estar compuesto por uno o más reactores en configuraciones en serie o paralelo, con una instalación desde el punto de vista de cañerías e instrumentos muy sencillos, tal como ilustra el gráfico adjunto. Los reactores no requieren internos especiales más allá de los que forman el soporte de lecho (perfilería, mallas y un disco de poliuretano), por lo cual conforman un sistema robusto que no requieren mantenimiento especial.

El equipamiento asociado a un reactor de Sulfatreat es también muy sencillo, justificando su preferencia operativa al no requerir ningún tipo de complejidad, como sí la tienen otras tecnología de remoción de H2S. El gráfico adjunto ilustra un diagrama de proceso típico de una instalación

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de Sulfatreat. La inyección de agua busca asegurar la saturación de agua requerida y es común en algunas situaciones agregar además un calentador para aumentar la temperatura de ingreso del gas al sistema.

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