enduzamiento de aminas

ENDULZAMIENTO MEDIANTE AMINAS

Químicaorgánica.net/aminas

SANDRA MARTINEZ

JAVIER SANCHES

HUGO DUARTE

DAVID MONTENEGRO

HUGO ZARATE

JOSEHP ESPER RINCON

INDICE

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

DESCRIPCIÓN DE LAS AMINAS

PROCESO DE ENDULZAMIENTO DEL GAS MEDIANTE AMINAS

CONCLUSIONES

INTRODUCCIÓN

EL gas que producimos tiene asociados componentes ácidos que causan un serie de situaciones poco deseables en los procesos industriales y medio ambiente.

ESPECIFICACIONES DEL GAS NATURAL EN COLOMBIA.

ESPECIFICACIONESSistema

InternacionalSistema Inglés

Máximo poder calorífico bruto (GHV)(Nota 1)

42.8 MJ/m3 1.150 BTU/ft3

Mínimo poder calorífico bruto (GHV)(Nota 1)

35.4 MJ/m3 950 BTU/ft3

Contenido de líquido (Nota 2)Libre de líquidos

Libre de líquidos

Contenido total de H2S máximo 6 mg/m3 0.25 grano/100PCS

Contenido total de azufre máximo 23 mg/m3 1.0 grano/100PCS

Contenido CO2, máximo en % volumen

2% 2%

Contenido de N2, máximo en % volumen

3 3

Contenido de inertes máximo en % volumen (Nota 3)

5% 5%

Contenido de oxígeno máximo en % volumen

0.1% 0.1%

Contenido máximo de vapor de agua

97 mg/m3 6.0 Lb/MPCS

Temperatura de entrega máximo 49 °C 120°F

Temperatura de entrega mínimo 7.2 °C 45 °F

Contenido máximo de polvos y material en suspensión (Nota 4)

1.6 mg/m³0.7

grano/1000 pc

Nota 1: Todos los datos sobre metro cúbico ó pie cúbico de gas están referidos a Condiciones Estándar.Nota 2: Los líquidos pueden ser: hidrocarburos, agua y otros contaminantes en estado líquido.Nota 3: Se considera como contenido de inertes la suma de los contenidos de CO2, nitrógeno y oxígeno.Nota 4: El máximo tamaño de las partículas debe ser 15 micrones.Salvo acuerdo entre las partes, el Productor-comercializador y el Remitente están en la obligación deentregar Gas Natural a la presión de operación del gasoducto en el Punto de Entrada hasta las 1200 Psi de acuerdo con los requerimientos del Transportador.

Mediante resolución 071 de 1999 CREG adopta el RUT.

Si durante el procesamiento del gas natural, este debe ser sometido a procesos para la remoción de gases ácidos, se habla de endulzar el gas natural, y los procesos que cumplen este objetivo, se denominan procesos de endulzamiento.

El proceso de endulzamiento se puede realizar mediante las siguientes técnicas:

• Absorción de Gases Ácidos

• Lechos sólidos

• Conversión directa

• Utilización de Membrana

• Métodos Combinado

ENDULZAMIENTO

Son compuestos químicos orgánicos que se consideran como derivados de amoniaco (NH3) y resultan de la sustitución de los hidrógenos.

PROPIEDADES FÍSICAS

Compuestos que se oxidan facilidad.

contienen un olor similar al amoniaco

Son compuestos altamente tóxicos

Al ser compuestos polares son solubles en agua

AMINAS

CLASIFICACIÓN DE LAS AMINAS

Se clasifican de acuerdo al número de sustituyentes que se encuentren unidos al nitrógeno, como se había mencionado las aminas se forman cuando se sustituye por un radical alquilo.

AMINA PRIMARIA AMINA SECUNDARIA

AMINA TERCIARIA

Modificado de: http://ocwus.us.es/quimica-organica/quimica-organica-i/temas/1_estructura_y_enlace_en_los_compuestos_de_carbono/

leccion2_con_images/pagina_18.htm

𝐻2𝑆+ 𝐴𝑚𝑖𝑛𝑎 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟ሳልልሰ 𝑆𝑢𝑙𝑓𝑢𝑟𝑜 𝐴𝑚𝑖𝑛𝑎+ 𝐻2𝑂 ⟹ 𝐻2𝑆+ 𝐴𝑚𝑖𝑛𝑎

𝐶𝑂2 + 𝐴𝑚𝑖𝑛𝑎 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟ሳልልሰ 𝐶𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑎𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝐴𝑚𝑖𝑛𝑎+ 𝐻2𝑂 ⟹ 𝐶𝑂2 + 𝐴𝑚𝑖𝑛𝑎

Las reacciones químicas base que se presentan en el proceso de endulzamiento son las siguientes:

AMONIACO

TIPOS DE AMINASMONOETANOLAMINA

(MEA) DIETANOLAMINA (DEA)

Es químicamente estable pero tiene una alta presión de vapor.Fácilmente reduce las concentraciones de gas acido hasta las especificaciones requeridas

Base de las diferentes aminas, reacciona más rápidamente con los gases ácidos.

Remueve tanto el H2S y como el CO2 y se considera que no es selectiva con alguno de estos dos compuestos.

Es mucho menos volátil que la MEA.Después del proceso de regeneración la DEA tiene una mayor pureza que la MEA.

Las velocidades de reacción son menores que las que se obtienen con la MEA.No es selectiva y remueve tanto el CO2 y el H2S. Ocasionalmente se encuentran dificultades para llevar la concentración de H2S a las especificaciones requeridas.

TIPOS DE AMINAS

MONOETANOLAMINA (MEA) DIETANOLAMINA (DEA)

Oxido de etileno Amoniaco MEA

Fuente: Endulzamiento del Gas Natural.

TRIETANOLAMINA (TEA)

Fue la primer alcano amina usado para el proceso de endulzamiento del gas, pero fue rápidamente desplazada por la MEA y la DEA debido a su baja reactividad con el H2S y el CO2.

Es una amina primaria y tiene ventajas de alta reactividad y presión de vapor un poco mayor que las otras.

Básicamente es una etanolamina pero mantiene bajas concentraciones de residuos de gases ácidos en la solución regenerada.

La tasa de circulación requerida para el proceso es más baja que en la MEA y DEA.

DIGLICOLAMINA (DGA)

TRIETANOLAMINA (TEA)

DIGLICOLAMINA (DGA)

Fuente: Endulzamiento del Gas Natural

Proceso patentado por Shell. También usado para remover H2S y llevarlo a muy bajas concentraciones.

Es solo aplicable en plantas y procesos en donde intervienen ingenieros de Shell.

DIISOPROPANOLAMINA (DIPA)

Es una amina terciaria la cual puede ser usada para remover selectivamente el H2S hasta llevarlo a especificaciones de transporte en las tuberías.

Se puede regenerar parcialmente con un simple flasheo.

METILDIETANOLAMINA (MDEA)

DIISOPROPANOLAMINA (DIPA)

METILDIETANOLAMINA (MDEA)

Fuente: Endulzamiento del Gas Natural.

Selectividad de las Aminas.

http://www.atei8.com/en/environment/environment.php?sn=2

ScrubberEQUIPOS

http://endulzamientogasnatural.blogspot.com/2011/05/torre-contactora.html

• Recolectar condensados de la corriente de gas y agua.

• Ocurre el proceso de absorción del H2S y CO2 mediante la reacción química entre la amina y dichos componentes.•Opera a T aprox. = 95 105 F• Opera a P aprox = 1000 psig

Torre contactora






EQUIPOS

Extractorde niebla

Entrada de glicol

Conexión a la válvula de alivio

Punto de muestreo de glicol

Salida de glicol

Salida de gas

Deflector de entrada

Salida de hidrocarburocondensado

Sección de hidrocarburocondensado

Vertedero

Su principal función es separar los gases hidrocarburos que hayan podido ser arrastrados por la solución de amina.

Las condiciones óptimas de operación son 100 – 150 °F y 50 – 75 psig.

Intercambiador.

http://www.apiheattransfer.com/es/Products/HeatExchangers/PlateHeatExchanger/GasketedPHE.htm



FLASH TANK• Precalentar la

amina rica, para que sea menos costoso llevar a la amina a la temperatura deseada en el rehervidor.

•Pre-enfriar la amina pobre para usarla de nuevo el proceso.

EQUIPOS


El hervidor proporciona la

energía necesaria para llevar a cabo la separación de gas disuelto en la solución de amina.

HERVIDOR

T=225 - 260 °F

Tomado de: http://www.wermac.org/equipment/heatexchanger_part5.html



EQUIPOS


ACUMULADOR DE REFLUJO

En el Tanque Acumulador de Reflujo se separa la solución acuosa de amina condensada, la cual se recircula nuevamente a la torre, para enriquecer la corriente gaseosa, mediante bombas de reflujo de Amina, el gas se envía Y posterior quema en el incinerador de combustión completa.



EQUIPOS


Las condiciones operacionales (temperatura y presión) de la torre

regeneradora se mantienen por medio del rehervidor.

P=10-14,7 psiT= 230 -240 °F

TORRE REGENERADORA

El objetivo de la Torre Regeneradora, es remover el gas ácido que contiene la solución de amina rica. La mayoría tienen entre 18 a 24 platos, siendo un

diseño típico el que contiene 22 platos.



EQUIPOS


TANQUE DE ALMACENAMIENTO Y MEZCLA DE AMINAS

Empleado para almacenar la amina regenerada y suministrar, como

pulmón, a las bombas principales. En este equipo es donde se detecta

mediante seguimiento de nivel, el consumo ò pérdidas de amina en el circuito ya sea por consumo normal del proceso y/ò pérdidas en equipos

(bombas, internos de válvulas controladoras).



EQUIPOS


FILTRO MECANICO:

Estos filtros se utilizan para eliminar sólidos en suspensión de la solución. En un proceso generalmente están dispuestos antes y después del Filtro de Carbón Activado, para atrapar los sólidos (carbonilla) que pudiera desprender el Carbón Activado. El micronaje de estos filtros pueden ser desde 1 hasta 50 micrones.

La solución de aminas al recorrer el circuito acumula partículas, ya sean productos de la corrosión y/ò contaminantes que ingresan con el gas.

Entonces en la Planta de Aminas, es necesario disponer de un sistema de filtración conformados por dos tipos de filtros:



EQUIPOS.


ACTIVADO DE CARBON

El carbón activado es un material natural que con millones de agujeros microscópicos que atrae, captura y rompe moléculas de contaminantes presentes.La función de este filtro es captar vestigios de Hidrocarburo que circulan con la solución de Amina.



EQUIPOS


ENFRIADORES:

La solución que sale de la Torre Regeneradora, es la que tiene mayor

Temperatura en el circuito. Si esta solución se la envía directamente a la Torre Contactara, la Amina pierde la

capacidad de retener los gases Ácidos. Para ello se utiliza este tipo de intercambiador de calor con aire

del ambiente.También existen Intercambiadores de calor Carcaza-Tubo, donde el medio refrigerante es agua que circula por

los tubos.



Descripción del Proceso

Desgasificador

Conclusiones• Es fundamental realizar el proceso de endulzamiento

del gas para evitar problemas de corrosión en los equipos, y prevenir problemas de formación de hidratos en las tuberías.

• Para cumplir con especificaciones de calidad es posible que sea necesario emplear métodos combinados de endulzamiento.

• La efectividad de las aminas esta directamente relacionados con la reactividad y selectividad que estas presentan hacia los componentes ácidos, y también por la propiedades físicas propias de cada tipo de amina.

•El problema de espumas afecta de manera severa la eficiencia del proceso debido a que puede llegar a afectar parámetros como, tasa de circulación, reactividad de la amina, pureza de la amina, si es en la torre regeneradora indicaría sólidos en la solución que causaran incrustaciones en los tubos de fuego reduciendo así la temperatura efectiva del rehervidor, por consiguiente baja eficiencia del proceso.

•Parámetros de diseño fundamentales: tasa de circulación de la amina, pureza de la amina, temperatura del rehervidor.

• Es necesario implementar filtros y desgasificadores en partes intermedias del proceso para garantizar la eficiencia del proceso.

Conclusiones

Problemas Operativos.

Especificaciones de H2S

Espuma.

Corrosión en tuberías

y torres.

Pérdidas del solvente.

• Gas Processors and Suppliers Association. Engineering Data Book. 12 Edición. Volumen I y II.

•PINO, MORALES. Fernando. Endulzamiento del gas natural. Universidad del Oriente.

• Presentación. Introducción al Tratamiento de Gas. Repsol YPF. •MADDOX, Robert y SHEERAR, Leonard. Gas Conditioning and Processing, Vol. IV. Primera Edición. 1982.

Bibliografía

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Education

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