Selección de aminas especiales para plantas de endulzamiento de gas

Las plantas de tratamiento de gas natural que operan con alcanolaminas para remoción de gases ácidos tienen una serie de ventajas y desventajas dependiendo de la naturaleza química de la amina empleada y de la carga de gases ácidos (CO2 y H2S) presentes en el gas natural.

Remoción de gases ácidos

Además de hidrocarburos pesados y vapor de agua, el gas natural a menudo contiene otros contaminantes que deben removerse para cumplir con la especificación de inyección a gasoducto y minimizar la corrosión. Por ejemplo, la Comisión de Regulación de Energía y Gas de Colombia especifica cantidades máximas de 2 % de dióxido de carbono (CO2), 6 mg/st.m3 de sulfuro de hidrogeno (H2S) y 23 mg/st.m3 de azufre total. .

Entre los procesos desarrollados para el “endulzamiento” del gas natural uno de los más eficientes usa alcanolaminas como medio para remover el CO2 y el H2S y entre las aminas más comunes se usan: .

1. Monoetanolamina (MEA)
2. Dietanolamina (DEA)
3. Trietanolamina (TEA)
4. Metildietanolamina (MDEA)
Descripción del proceso de endulzamiento con alcanolaminas .

El proceso utiliza una solución acuosa de estas aminas que reacciona químicamente con los gases ácidos (CO2 y H2S) presentes en la corriente de gas natural. .

Las reacciones químicas involucradas son REVERSIBLES en función de la temperatura y/o presión, luego de lo cual la solución de amina se regenera pudiéndose usar de nuevo como en un ciclo cerrado, estas unidades de endulzamiento operan con dos torres complementarias, la primera donde ocurre la absorción química donde los gases ácidos son removidos del gas natural y absorbidos por la amina y en la segunda torre donde la amina es regenerada o despojada de los gases ácidos y devuelta a la primera torre para que nuevamente remueva el CO2 y el H2S del gas ácido.

proceso de endulzamiento con alcanolaminas
¿Cómo se seleccionan las alcanolaminas?

Las alcanolaminas pueden ser primarias, secundarias o terciarias de acuerdo con el número de grupos orgánicos (R) unidos al átomo central de nitrógeno:

RNH2 R2NH R3N Amina 1RIA > Amina 2RIA > Amina 3RIA Las aminas primarias son bases más fuertes que las secundarias y estas que las terciarias. Cuanto mayor es la basicidad de la amina más fuerte es la unión de reacción con el CO2 y el H2S y se necesitará un mayor costo energético para la regeneración de la amina, así, las aminas que se liguen más fuerte a los gases ácidos por ejemplo la MEA tendrán un mayor costo energético.

Entonces la selección de la amina o mezcla de aminas optimizada puede producir una excelente absorción de CO2 / H2S y con superior calidad de stripping o sea menos calor necesario en el reboiler.

Otras consideraciones para la selección de las alcanolaminas

Otra ventaja de la MEA y la DEA además de su mayor alcalinidad, que reduce la relación AMINA/ (CO2 + H2S) es su menor peso molecular ya que pueden ser usadas a menores concentraciones en peso que las aminas de mayor peso molecular. Por muchos años la MEA se usó para gas natural de producción y la DEA en refinerías por ser no reactiva al sulfuro de carbonilo (SCO) y sulfuro de carbono (S2C).

Fue luego que se desarrolla la MDEA para H2S en presencia de mucha mayor concentración de CO2 (> 10 %); Las principales ventajas de las aminas terciarias (cómo la MDEA) sobre las etaloaminas primarias y secundarias son además de su selectividad para H2S, su menor calor de reacción con los gases ácidos (menor calor de despojamiento), su más baja presión de vapor (permite el uso de altas concentraciones en agua), su no reactividad con SCO y S2C y su baja corrosividad.

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