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CARRERA DE INGENIERÍA PETROLERA Tecnología del Gas II 2do. SEMESTRE - 2010 Endulzamiento del Gas Natural Ing. Orlando Julián Melgar Quevedo Diplomado en Educación Superior
Contenido Las Aminas 1 Proceso de Endulzamiento Diseño y Parametrización 2 Equipos de Endulzamiento 3 Problemas de Operación 4
La Aminas LAS ALCANOLAMINAS SON, DESDE 1930, LOS SOLVENTES DE MAYOR ACEPTACION Y AMPLIA UTILIZACION PARA LA ABSORCION DE H2S Y CO2 DEL GAS CALOR CALOR
La Aminas MAS REACTIVA MONOETANOLAMINA 	(MEA) DIETANOLAMINA 		(DEA) DIISOPROPANOL AMINA 	(DIPA) DIGLICOLAMINA 		(DGA) METILDIETANOLAMINA 	(MDEA) MENOS REACTIVA
 Las Aminas  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H Grupo “ol”  OH  C  C  N MONO ETANOL AMINA Grupo “Amino”   OH  C  C  OH  C  C  C  N  N  OH  C  C DI-ISO PROPANOL AMINA  OH  C  C  C DI ETANOL AMINA
 H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H  H Las Aminas METIL DI ETANOL AMINA  OH  C  C  N  C  OH  C  C  OH  C  C  N  O  C  C DI GLICOL AMINA
LAS AMINAS FUENTE: JMC CAMPBELL VOL 4: Gas Treating and SulfurRecovery
Las Aminas FUENTE: GPSA Engineering Data Book
Las Aminas PUNTO DE CONGELAMIENTO DE SOLUCIONES DE AMINA EN AGUA GRAVEDAD ESPECIFICA DE SOLUCIONES DE AMINA EN AGUA
LAS AMINAS MEA FUE DURANTE MUCHO TIEMPO LA AMINA MAS UTILIZADA -> ALTAMENTE REACTIVA A PARTIR DE 1950-1960, DEA SUSTITUYE A MEA POR RESISTENCIA A DEGRADACION CON AZUFRADOS -> CORROSION DGA UTILIZADA EN GRANDES CAUDALES DEBIDO A ↑ CONCENTRACION AUN CUANDO SE DEGRADA CON AZUFRADOS. PROCESO PROPIETARIO DIPA UTILIZADA EN SHELL SULFINOLTM. PROCESO PROPIETARIO. SELECTIVA H2S MDEA MAS UTILIZADA (80’s) -> SELECTIVIDAD, REQUERIMIENTO ENERGETICO Y BAJA TENDENCIA A DEGRADACION
ESQUEMA DE PROCESO TRADICIONAL Gas Dulce Filtros Gas ácido Separador de salida Condensador reflujo Bomba reflujo Enfriador de amina Bomba amina Contactor Reclaimer (opcional) Gas combustible Gas agrio HX amina rica/pobre Tanque flash Rehervidor Amina Rica Separador de entrada
ESQUEMA DE PROCESO SPLIT FLOW Gas Dulce Gas ácido Separador de salida Condensador reflujo Solución pobre Tambor reflujo Bomba reflujo Contactor Solución semi-pobre Gas agrio Reclaimer (opcional) Rehervidor Tanque flash Amina Rica Separador de entrada
ESQUEMA DE PROCESO  SPLIT FLOW VENTAJAS: 		AHORRO CONSIDERABLE EN ENERGIA 			MAYOR SELECTIVIDAD AL H2S	 DESVENTAJAS:		MAYOR # PLATOS REGENERACION 			STRIPPER Y REGENERADOR MAS 				COMPLICADOS 			MAYOR # EQUIPOS		 ALTO COSTO ENERGIA ALTO % H2S: 10-15% ALTO CAUDAL: > 200 MMscfd
Gas Dulce Filtros 104 oC 220 oF Separador de salida 38 oC  100oF 40,5 oC 105 oF 93 oC 200 oF Agua 1,5 Bara  22 psia 79 oC  174 oF Contactor 23 platos Regenerador 18 platos Reclaimer (opcional) 32 oC  90 oF C1,C2,C3 Tanque flash 4,1 Bara  60 psia Rehervidor 116 oC 240 oF Amina Rica 58 oC  136 oF EL PROCESO:   MEA / DEA FUENTE: JMC CAMPBELL VOL 4: Gas Treating and SulfurRecovery
EL PROCESO : DGA MEDIO ORIENTE A flare PC PCV Filtro 1,9 Bara 27 psia 100 oC 212 oF 11 Bara 160 psia FC 60 oC 140 oF Gas dulce a compresión 93 oC 200 oF Agua de reposición 60 oC 140 oF Regenerador 21 platos FCV Contactor 23 platos Sidecooler Vapor 5 bar 70 psia PCV FCV 32 oC 90 oF 2,3 Bara 33 psia 182-193 oC 360-380 oF Tanque flash LC LC 120 oC 260 oF TCV LV 85 oC 185 oF Amina Rica FUENTE: JMC CAMPBELL VOL 4: Gas Treating and SulfurRecovery
EL PROCESO : DGA MEDIO ORIENTE FUENTE: JMC CAMPBELL VOL 4: Gas Treating and SulfurRecovery
EL PROCESO: MDEA ACTIVADA Filtros 15,4 MM  120 oF 8 psig 92 % CO2 337 MM  132 oF 1240 psig 1 % CO2 397 gpm  125 oF 60 psig 212 oF 10 psig 1978 gpm  125 oF 1245 psig 2065 gpm  215 oF 60 psig FCV 66 gpm  120 oF 8 psig Agua 100% LCV Contactor 23 platos LCV Regenerador 18 platos 2033 gpm  197 oF 6 psig 350 MM  110 oF 1250 psig 5 % CO2 Agua Amina HO 350 oF 0,3 MM  162 oF 60 psig 1016 gpm  162 oF 1245 psig 120 oF Tanque flash HO 275 oF 110 MMbtu/hr 2028 gpm  162 oF 1245 psig 0,36 mol A.G./mol Amina 2007 gpm  252 oF 11 psig 0,01 mol A.G./mol Amina LCV FCV
EL PROCESO: MDEA ACTIVADA SELECTIVIDAD A H2S REACCION CON H2S MAS RAPIDA QUE CO2 SE REDUCE Tr PARA QUE LA REACCION CO2 NO OCURRA.  # PLATOS AFECTA SELECTIVIDAD FUENTE: JMC CAMPBELL VOL 4: Gas Treating and Sulfur Recovery
CIRCULACION DE AMINA EL TAMAÑO, Y POR ENDE EL COSTO DE UNA PLANTA DE AMINA DEPENDE EN GRAN MEDIDA DEL CAUDAL DE CIRCULACION DE AMINA DEPENDE DE LA CARGA DE GAS ACIDO EN LA SOLUCION RICA, SOLUCION POBRE Y CONCENTRACION
CIRCULACION DE AMINA CARGAS  ACIDAS  TIPICAS
CIRCULACION DE AMINA ESTIMAR LA TASA DE CIRCULACION DE AMINA PARA TRATAR 37,3 MMscfd (1 x 106 Mm3/d) DE GAS NATURAL CON LA SIGUIENTE COMPOSICION SE UTILIZARA MDEA 50% wt PARA REDUCIR EL CO2 HASTA 1%, CON CARGA EN AMINA POBRE DE 0,05 mol a.g./mol AMINA Y CARGA EN AMINA RICA DE 0,35 mol a.g/mol AMINA
CIRCULACION DE AMINA 1 % CO2 EN GAS RESIDUAL Sin co- absorción de HC CO2 “Pick Up”-> CONSIDERAMOS 100 US gal MDEA 50% wt CON DENSIDAD DE SOLUCION SG=1,05 @ 60 oF MASA DE MDEA
CIRCULACION DE AMINA MOLES DE MDEA AL CONVERTIR EN “Pick Up”
CIRCULACION DE AMINA TAMAÑO DE RECIPIENTES (PULG) FUENTE: GPA Engineering Data Book
LOS EQUIPOS EQUIPOS DE ENTRADA Y SALIDA LA COLUMNA CONTACTORA EL SEPARADOR TRIFASICO EL INTERCAMBIADOR DE CALOR EL REGENERADOR ENFRIADOR DE AMINA LAS BOMBAS RECLAIMING DE LA SOLUCION LOS FILTROS MATERIALES TUBERIAS
LCV LOS EQUIPOS DE ENTRADA GRAN PARTE DE LOS PROBLEMAS OPERACIONALES DEL CONTACTOR SE DEBEN A CONDENSADOS, SOLIDOS, INHIBIDORES, LODOS, ACIDOS, OTROS, EN LA ALIMENTACION DEBE CONSIDERARSE FLUJO PULSANTE EN DISEÑO EL GAS DEBE ESTAR LEJOS DE SU PUNTO DE ROCIO -> CALENTAR CON GAS DE SALIDA O AMINA POBRE DEPURADOR DE SALIDA LIMITA ARRASTRE DE AMINA
LCV EL CONTACTOR: # ETAPAS ALGUNAS COMPAÑIAS CONSIDERAN QUE EL CALCULO RIGUROSO DE ETAPAS EN EL CONTACTOR ES INUTIL # ETAPAS FUNCION DE ESPECIFICACION Y CARGA ACIDA DE SOLVENTE POBRE # ETAPAS BASADO EN EXPERIENCIA
EL CONTACTOR: ALTURA ALTURA DEL CONTACTOR -> # ETAPAS PLATOS O RELLENO PLATOS TIPO VALVULA SS 304 ESPACIAMIENTO DE PLATOS: 18” – 24” – 30” SCRUBBER ENTRADA/SALIDA PUEDE SER INTEGRAL ACTUALMENTE RELLENOS ES PRACTICA COMUN ACERO AL CARBONO. LCV
EL CONTACTOR: DIAMETRO DIAMETRO DEPENDE DE FLUJO DE GAS AREA DE GAS POR SOUDERS-BROWN K = 0,161 (PLATOS) AREA DE LIQUIDO: RELLENO CUANDO RESULTE ECONOMICO:
EL SEPARADOR TRIFASICO GAS COMBUSTIBLE SEPARA EL GAS Y CONDENSADO COABSORBIDO EN LA AMINA REDUCE LA EROSION EN EL LEAN/RICH HX REDUCE LA CARGA DE VAPOR AL REGENERADOR PROTEGE PLANTA DE AZUFRE POR ARRASTRE DE CONDENSADO PROTEGE CONTACTOR DE FORMACION DE ESPUMA (HC) TR: 5 MIN (C1-C2). 30 MINUTOS (GAS RICO) SI F.G TIENE H2S SE RECTIFICA EN COLUMNA EMPACADA AMINA POBRE CONDENSADO AMINA AMINA CONDENSADO
INTERCAMBIADOR AMINA RICA/POBRE REDUCE CARGA TERMICA DEL REHERVIDOR (CALOR SENSIBLE)  DEBE GARANTIZAR VAPORIZACION DE LA CARGA AGUAS ABAJO T outAMINA RICA EXCESIVA PROMUEVE PROBLEMAS DE CORROSION (T<220 oF) CARCASA DE C.S. TUBOS SS304.  ACTUALMENTE SE UTILIZAN CAMBIADORES  DE PLACA SE DEBE EVITAR EVAPORACION EN HX POR CORROSION VELOCIDAD BAJA (2-3 pie/s) U ->120 a 130 Btu/hr-pie2-oF CONSIDERAR PEOR CASO (<T gas in) PARA HALLAR DUTY
Vapor MP vapor Liquido REGENERACION DE AMINAS PROBLEMÁTICO POR CORROSION NORMALMENTE PLATOS PLATO DE ALIMENTACION-> 2-3 REGENERACION MEJOR A ALTA PRESION (T fondo ↑) CORROSION ↑ A ALTA T T fondo ->110-116 oC (230-240 oF).  MAXIMO ABSOLUTO 127 oC (260 oF), REPRESENTA Pmax ABS 1,7 bara (25 psia) REHERVIDOR CON ACEITE CALIENTE, FUEGO DIRECTO, O VAPOR SATURADO # PLATOS 10-20
REGENERACION DE AMINAS Rehervidor “Kettle” Etapa de equilibrio TFLUIDO CONFIGURACIONES TIPICAS FUEGO DIRECTO FUENTE: JMC CAMPBELL VOL 4: Gas Treating and SulfurRecovery
REGENERACION DE AMINAS EL PRINCIPAL PROBLEMA EN EL DISEÑO DEL REGENERADOR ES ESTIMAR LA CARGA TERMICA REQUERIDA: CALOR SENSIBLE PARA LLEVAR T ENTRADA A T SALIDA REBOILER EL CALOR DE REACCION PARA HACER REVERSIBLE LA REACCION ENTRE A.G Y AMINA EL CALOR DEL CONDENSADOR (CALOR LATENTE DEL VAPOR QUE ABANDONA LA COLUMNA) FUENTE: JMC CAMPBELL VOL 4: Gas Treating and Sulfur Recovery
ENFRIADOR DE AMINA ENFRIA LA AMINA AGUAS ABAJO DEL HX AMINA RICA/POBRE T AMINA POBRE > 10-15 oF T IN GAS PARA EVITAR CONDENSACION HC NORMALMENTE POR AIRE FILAS CALIENTES SS304 FILAS FRIAS: C.S UBICACIÓN DEPENDE DE PRESION Y CRITERIOS ECONOMICOS: ΔPpermisible ↑, A↓
BOMBAS DE AMINA DEBEN LLEVAR LA AMINA HASTA LA PRESION DE COLUMNA ALTA CAPACIDAD: CENTRIFUGA MULTIETAPA PARA ALTA PRESION. CENTRIFUGA, UNA ETAPA PARA BAJA PRESION MOTORES ELECTRICOS O EXPANSORES ARREGLO DEPENDE DE ECONOMIA PARA DOS ETAPAS, Pinter=50 psig
DISEÑO SIMPLIFICADO (MEA/DEA) REQUERIMIENTOS DE INTERCAMBIO DE CALOR REQUERIMIENTOS DE BOMBEO
RECLAIMING DE LA SOLUCION POR QUE REGENERAR ?  CORROSION REMOVER SOLUCION INACTIVA METODOS DE RECLAIMING  DESTILACION MEMBRANAS INTERCAMBIO IONICO CUALES SOLUCIONES SE REGENERAN  AMINAS SOLVENTES PROPIETARIOS OTROS CUALES SON LOS PRODUCTOS DE DEGRADACION  ACETATOS, TIOCIANATOS, OXALATOS DEPENDE DE LOS PRODUCTOS
RECLAIMING DE LA SOLUCION MEA/DGA -> COS FORMA SAL NO REGENERABLE A Tregeneracion EL RECLAIMING REMUEVE (DESTILA) PRODUCTOS DE DEGRADACION EN MEA, SE AGREGA NaOH PARA AJUSTAR ph->8-9 3 % TASA DE CIRCULACION PROCESO POR LOTES (BACHES):  SE LLENA EL RECLAIMER CON AMINA CALIENTE SE CALIENTA 280-300 oF SE EVAPORA Y SE LLEVA AL REGENERADOR TOPE SIRVE DE REFLUJO SE LIMPIA EL FONDO DEL RECLAIMER DE PRODUCTOS DE DEGRADACION Y SE CARGA NUEVAMENTE
LOS FILTROS ESENCIAL PARA LA OPERACIÓN TASA DE FILTRACION TAN ALTA COMO SEA POSIBLE EN PLANTAS PEQUEÑAS, FILTRACION COMPLETA. EN PLANTAS GRANDES 5-20% TASA CIRCULACION SOLIDOS: < 5 μ CARTUCHO Y CARBON ACTIVADO DURANTE INYECCION DE ANTI-FOAM, FILTRO DE CARBON A BY-PASS LOCALIZACION: LEAN AMINE ANTES DE COOLER O RICH AMINE DESPUES DE FLASH TANK FUENTE: JMC CAMPBELL VOL 4: Gas Treating and Sulfur Recovery AGUAS ABAJO DE FILTRO DE CARBON, A VECES SE COLOCA OTRO FILTRO DE CARTUCHO PARA EVITAR ARRASTRE DE FINOS
LOS FILTROS
MATERIALES C.S. MATERIAL PRINCIPAL RECIPIENTES Y TUBERIAS -> STRESS RELIEVING ESPESOR POR CORROSION -> 1/16” – ¼”. TIPICO 1/8” CONSIDERE SS 304/316/410 PARA : CONDENSADOR DE REFLUJO HAZ DE TUBO REHERVIDOR TUBOS HX AMINA RICA/POBRE AREA DE BURBUJEO DEL CONTACTOR Y REGENERADOR TUBERIA AMINA RICA DESDE HX AMINA 5 ULTIMOS PLATOS DEL CONTACTOR Y 5 PRIMEROS PLATOS DE REGENERADOR
CONSIDERACIONES DE TUBERIAS CONSIDERAR SS304 EN AMINA RICA CALIENTE (OJO CON CORROSION GALVANICA) MANTENER V < 3 pie/s EVITAR CONEXIONES ROSCADAS UTILICE CODOS RADIO LARGO. NUNCA UTILICE “TEE’s” ALIVIO TERMICO EVITAR REDUCCIONES BRUSCAS UTILICE REDUCCIONES INTEGRALES (MINIMICE SOLDADURAS)
CORROSION GENERADA POR:  GASES ACIDOS EN SOLUCION DE AMINA Y AGUA DEGRADACION DE COS, RSH ALTA CARGA ACIDA EN AMINA RICA Y ALTA T ALTA CARGA ACIDA EN AMINA POBRE Y ALTA T ALTA VELOCIDAD EN LINEAS Y REDUCCIONES FALTA DE ALIVIO TERMICO PERDIDA DE PESO SCC
CORROSION CONSIDERAR: MATERIALES ESPECIALES SS INHIBIDORES DE CORROSION RECLAIMING DE SOLUCION INCREMENTAR TASA DE AMINA PARA ↓ CARGA ACIDA EN AMINA RICA MEJORAR DESPOJAMIENTO PARA ↓ CARGA ACIDA EN AMINA POBRE INCREMENTAR TAMAÑO DE LINEA. REDUCCIONES INTEGRALES ALIVIO TERMICO MIMIMIZAR FLUJO MULTIFASICO
DEGRADACION DE AMINA GENERADA POR:  OXIDACION EN PRESENCIA DE AIRE (CAUSA CORROSION) PRESENCIA DE AZUFRADOS: SULFURO DE CARBONILO (COS), MERCAPTANOS (RSH) EXCESIVA T regeneracion Y φcalorico CONSIDERAR: BLANKETING DE GAS NATURAL O INERTE RECLAIMING REDUCIR T regeneracion
ESPUMA GENERADA POR:  SOLIDOS SUSPENDIDOS (PRODUCTOS DE CORROSION) HIDROCARBUROS LIQUIDOS: PTO DE ROCIO, CONDENSACION RETROGRADA, (FCV ENTRADA) PRODUCTOS DE DEGRADACION CUALQUIER MATERIAL EXTRAÑO (GRASA, INHIBIDORES, IMPUREZAS DE AGUA DE MAKE UP SOBRECARGA DE GAS ARRASTRE DE CARBON ACTIVADO ADICION EXCESIVA DE ANTIESPUMANTE
ESPUMA CONSIDERAR: MEJORAR FILTRADO REDUCIR CORROSION INCREMENTAR T entrada GAS MANTENER T amina pobre > 10 oF T entrada gas RECLAIMING Y/O GAS BLANKETING FEED GAS SCRUBBING INYECCION DE ANTIESPUMANTE REDUCCION DE CARGA DE GAS
PERDIDAS DE AMINA GENERADA POR:  ESPUMA ALTA PRESION PARCIAL AMINA (MEA/DGA) ALTA T inlet CONTACTOR CON CARGA EXCESIVA CONSIDERAR: REDUCIR ESPUMA REDUCIR T inlet REDUCIR CARGA A CONTACTOR CAMBIAR AMINA
CONCLUSIONES PLANTAS DE AMINA CON LARGO HISTORIAL DE PROBLEMAS PRINCIPAL PROBLEMA SIMPLE: CORROSION CONOCIMIENTO ACTUAL GARANTIZA OPERACIÓN CONFIABLE TODO EMPIEZA EN EL DISEÑO “LO BARATO SALE CARO”. NO TODAS LAS OFERTAS SON IGUALES EN AMINAS, OPEX SE SUPERPONE A CAPEX
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Endulzamiento de gas con aminas ormelquev

  • 1. CARRERA DE INGENIERÍA PETROLERA Tecnología del Gas II 2do. SEMESTRE - 2010 Endulzamiento del Gas Natural Ing. Orlando Julián Melgar Quevedo Diplomado en Educación Superior
  • 2. Contenido Las Aminas 1 Proceso de Endulzamiento Diseño y Parametrización 2 Equipos de Endulzamiento 3 Problemas de Operación 4
  • 3. La Aminas LAS ALCANOLAMINAS SON, DESDE 1930, LOS SOLVENTES DE MAYOR ACEPTACION Y AMPLIA UTILIZACION PARA LA ABSORCION DE H2S Y CO2 DEL GAS CALOR CALOR
  • 4. La Aminas MAS REACTIVA MONOETANOLAMINA (MEA) DIETANOLAMINA (DEA) DIISOPROPANOL AMINA (DIPA) DIGLICOLAMINA (DGA) METILDIETANOLAMINA (MDEA) MENOS REACTIVA
  • 5. Las Aminas H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H Grupo “ol” OH C C N MONO ETANOL AMINA Grupo “Amino” OH C C OH C C C N N OH C C DI-ISO PROPANOL AMINA OH C C C DI ETANOL AMINA
  • 6. H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H Las Aminas METIL DI ETANOL AMINA OH C C N C OH C C OH C C N O C C DI GLICOL AMINA
  • 7. LAS AMINAS FUENTE: JMC CAMPBELL VOL 4: Gas Treating and SulfurRecovery
  • 8. Las Aminas FUENTE: GPSA Engineering Data Book
  • 9. Las Aminas PUNTO DE CONGELAMIENTO DE SOLUCIONES DE AMINA EN AGUA GRAVEDAD ESPECIFICA DE SOLUCIONES DE AMINA EN AGUA
  • 10. LAS AMINAS MEA FUE DURANTE MUCHO TIEMPO LA AMINA MAS UTILIZADA -> ALTAMENTE REACTIVA A PARTIR DE 1950-1960, DEA SUSTITUYE A MEA POR RESISTENCIA A DEGRADACION CON AZUFRADOS -> CORROSION DGA UTILIZADA EN GRANDES CAUDALES DEBIDO A ↑ CONCENTRACION AUN CUANDO SE DEGRADA CON AZUFRADOS. PROCESO PROPIETARIO DIPA UTILIZADA EN SHELL SULFINOLTM. PROCESO PROPIETARIO. SELECTIVA H2S MDEA MAS UTILIZADA (80’s) -> SELECTIVIDAD, REQUERIMIENTO ENERGETICO Y BAJA TENDENCIA A DEGRADACION
  • 11. ESQUEMA DE PROCESO TRADICIONAL Gas Dulce Filtros Gas ácido Separador de salida Condensador reflujo Bomba reflujo Enfriador de amina Bomba amina Contactor Reclaimer (opcional) Gas combustible Gas agrio HX amina rica/pobre Tanque flash Rehervidor Amina Rica Separador de entrada
  • 12. ESQUEMA DE PROCESO SPLIT FLOW Gas Dulce Gas ácido Separador de salida Condensador reflujo Solución pobre Tambor reflujo Bomba reflujo Contactor Solución semi-pobre Gas agrio Reclaimer (opcional) Rehervidor Tanque flash Amina Rica Separador de entrada
  • 13. ESQUEMA DE PROCESO SPLIT FLOW VENTAJAS: AHORRO CONSIDERABLE EN ENERGIA MAYOR SELECTIVIDAD AL H2S DESVENTAJAS: MAYOR # PLATOS REGENERACION STRIPPER Y REGENERADOR MAS COMPLICADOS MAYOR # EQUIPOS ALTO COSTO ENERGIA ALTO % H2S: 10-15% ALTO CAUDAL: > 200 MMscfd
  • 14. Gas Dulce Filtros 104 oC 220 oF Separador de salida 38 oC 100oF 40,5 oC 105 oF 93 oC 200 oF Agua 1,5 Bara 22 psia 79 oC 174 oF Contactor 23 platos Regenerador 18 platos Reclaimer (opcional) 32 oC 90 oF C1,C2,C3 Tanque flash 4,1 Bara 60 psia Rehervidor 116 oC 240 oF Amina Rica 58 oC 136 oF EL PROCESO: MEA / DEA FUENTE: JMC CAMPBELL VOL 4: Gas Treating and SulfurRecovery
  • 15. EL PROCESO : DGA MEDIO ORIENTE A flare PC PCV Filtro 1,9 Bara 27 psia 100 oC 212 oF 11 Bara 160 psia FC 60 oC 140 oF Gas dulce a compresión 93 oC 200 oF Agua de reposición 60 oC 140 oF Regenerador 21 platos FCV Contactor 23 platos Sidecooler Vapor 5 bar 70 psia PCV FCV 32 oC 90 oF 2,3 Bara 33 psia 182-193 oC 360-380 oF Tanque flash LC LC 120 oC 260 oF TCV LV 85 oC 185 oF Amina Rica FUENTE: JMC CAMPBELL VOL 4: Gas Treating and SulfurRecovery
  • 16. EL PROCESO : DGA MEDIO ORIENTE FUENTE: JMC CAMPBELL VOL 4: Gas Treating and SulfurRecovery
  • 17. EL PROCESO: MDEA ACTIVADA Filtros 15,4 MM 120 oF 8 psig 92 % CO2 337 MM 132 oF 1240 psig 1 % CO2 397 gpm 125 oF 60 psig 212 oF 10 psig 1978 gpm 125 oF 1245 psig 2065 gpm 215 oF 60 psig FCV 66 gpm 120 oF 8 psig Agua 100% LCV Contactor 23 platos LCV Regenerador 18 platos 2033 gpm 197 oF 6 psig 350 MM 110 oF 1250 psig 5 % CO2 Agua Amina HO 350 oF 0,3 MM 162 oF 60 psig 1016 gpm 162 oF 1245 psig 120 oF Tanque flash HO 275 oF 110 MMbtu/hr 2028 gpm 162 oF 1245 psig 0,36 mol A.G./mol Amina 2007 gpm 252 oF 11 psig 0,01 mol A.G./mol Amina LCV FCV
  • 18. EL PROCESO: MDEA ACTIVADA SELECTIVIDAD A H2S REACCION CON H2S MAS RAPIDA QUE CO2 SE REDUCE Tr PARA QUE LA REACCION CO2 NO OCURRA. # PLATOS AFECTA SELECTIVIDAD FUENTE: JMC CAMPBELL VOL 4: Gas Treating and Sulfur Recovery
  • 19. CIRCULACION DE AMINA EL TAMAÑO, Y POR ENDE EL COSTO DE UNA PLANTA DE AMINA DEPENDE EN GRAN MEDIDA DEL CAUDAL DE CIRCULACION DE AMINA DEPENDE DE LA CARGA DE GAS ACIDO EN LA SOLUCION RICA, SOLUCION POBRE Y CONCENTRACION
  • 20. CIRCULACION DE AMINA CARGAS ACIDAS TIPICAS
  • 21. CIRCULACION DE AMINA ESTIMAR LA TASA DE CIRCULACION DE AMINA PARA TRATAR 37,3 MMscfd (1 x 106 Mm3/d) DE GAS NATURAL CON LA SIGUIENTE COMPOSICION SE UTILIZARA MDEA 50% wt PARA REDUCIR EL CO2 HASTA 1%, CON CARGA EN AMINA POBRE DE 0,05 mol a.g./mol AMINA Y CARGA EN AMINA RICA DE 0,35 mol a.g/mol AMINA
  • 22. CIRCULACION DE AMINA 1 % CO2 EN GAS RESIDUAL Sin co- absorción de HC CO2 “Pick Up”-> CONSIDERAMOS 100 US gal MDEA 50% wt CON DENSIDAD DE SOLUCION SG=1,05 @ 60 oF MASA DE MDEA
  • 23. CIRCULACION DE AMINA MOLES DE MDEA AL CONVERTIR EN “Pick Up”
  • 24. CIRCULACION DE AMINA TAMAÑO DE RECIPIENTES (PULG) FUENTE: GPA Engineering Data Book
  • 25. LOS EQUIPOS EQUIPOS DE ENTRADA Y SALIDA LA COLUMNA CONTACTORA EL SEPARADOR TRIFASICO EL INTERCAMBIADOR DE CALOR EL REGENERADOR ENFRIADOR DE AMINA LAS BOMBAS RECLAIMING DE LA SOLUCION LOS FILTROS MATERIALES TUBERIAS
  • 26. LCV LOS EQUIPOS DE ENTRADA GRAN PARTE DE LOS PROBLEMAS OPERACIONALES DEL CONTACTOR SE DEBEN A CONDENSADOS, SOLIDOS, INHIBIDORES, LODOS, ACIDOS, OTROS, EN LA ALIMENTACION DEBE CONSIDERARSE FLUJO PULSANTE EN DISEÑO EL GAS DEBE ESTAR LEJOS DE SU PUNTO DE ROCIO -> CALENTAR CON GAS DE SALIDA O AMINA POBRE DEPURADOR DE SALIDA LIMITA ARRASTRE DE AMINA
  • 27. LCV EL CONTACTOR: # ETAPAS ALGUNAS COMPAÑIAS CONSIDERAN QUE EL CALCULO RIGUROSO DE ETAPAS EN EL CONTACTOR ES INUTIL # ETAPAS FUNCION DE ESPECIFICACION Y CARGA ACIDA DE SOLVENTE POBRE # ETAPAS BASADO EN EXPERIENCIA
  • 28. EL CONTACTOR: ALTURA ALTURA DEL CONTACTOR -> # ETAPAS PLATOS O RELLENO PLATOS TIPO VALVULA SS 304 ESPACIAMIENTO DE PLATOS: 18” – 24” – 30” SCRUBBER ENTRADA/SALIDA PUEDE SER INTEGRAL ACTUALMENTE RELLENOS ES PRACTICA COMUN ACERO AL CARBONO. LCV
  • 29. EL CONTACTOR: DIAMETRO DIAMETRO DEPENDE DE FLUJO DE GAS AREA DE GAS POR SOUDERS-BROWN K = 0,161 (PLATOS) AREA DE LIQUIDO: RELLENO CUANDO RESULTE ECONOMICO:
  • 30. EL SEPARADOR TRIFASICO GAS COMBUSTIBLE SEPARA EL GAS Y CONDENSADO COABSORBIDO EN LA AMINA REDUCE LA EROSION EN EL LEAN/RICH HX REDUCE LA CARGA DE VAPOR AL REGENERADOR PROTEGE PLANTA DE AZUFRE POR ARRASTRE DE CONDENSADO PROTEGE CONTACTOR DE FORMACION DE ESPUMA (HC) TR: 5 MIN (C1-C2). 30 MINUTOS (GAS RICO) SI F.G TIENE H2S SE RECTIFICA EN COLUMNA EMPACADA AMINA POBRE CONDENSADO AMINA AMINA CONDENSADO
  • 31. INTERCAMBIADOR AMINA RICA/POBRE REDUCE CARGA TERMICA DEL REHERVIDOR (CALOR SENSIBLE) DEBE GARANTIZAR VAPORIZACION DE LA CARGA AGUAS ABAJO T outAMINA RICA EXCESIVA PROMUEVE PROBLEMAS DE CORROSION (T<220 oF) CARCASA DE C.S. TUBOS SS304. ACTUALMENTE SE UTILIZAN CAMBIADORES DE PLACA SE DEBE EVITAR EVAPORACION EN HX POR CORROSION VELOCIDAD BAJA (2-3 pie/s) U ->120 a 130 Btu/hr-pie2-oF CONSIDERAR PEOR CASO (<T gas in) PARA HALLAR DUTY
  • 32. Vapor MP vapor Liquido REGENERACION DE AMINAS PROBLEMÁTICO POR CORROSION NORMALMENTE PLATOS PLATO DE ALIMENTACION-> 2-3 REGENERACION MEJOR A ALTA PRESION (T fondo ↑) CORROSION ↑ A ALTA T T fondo ->110-116 oC (230-240 oF). MAXIMO ABSOLUTO 127 oC (260 oF), REPRESENTA Pmax ABS 1,7 bara (25 psia) REHERVIDOR CON ACEITE CALIENTE, FUEGO DIRECTO, O VAPOR SATURADO # PLATOS 10-20
  • 33. REGENERACION DE AMINAS Rehervidor “Kettle” Etapa de equilibrio TFLUIDO CONFIGURACIONES TIPICAS FUEGO DIRECTO FUENTE: JMC CAMPBELL VOL 4: Gas Treating and SulfurRecovery
  • 34. REGENERACION DE AMINAS EL PRINCIPAL PROBLEMA EN EL DISEÑO DEL REGENERADOR ES ESTIMAR LA CARGA TERMICA REQUERIDA: CALOR SENSIBLE PARA LLEVAR T ENTRADA A T SALIDA REBOILER EL CALOR DE REACCION PARA HACER REVERSIBLE LA REACCION ENTRE A.G Y AMINA EL CALOR DEL CONDENSADOR (CALOR LATENTE DEL VAPOR QUE ABANDONA LA COLUMNA) FUENTE: JMC CAMPBELL VOL 4: Gas Treating and Sulfur Recovery
  • 35. ENFRIADOR DE AMINA ENFRIA LA AMINA AGUAS ABAJO DEL HX AMINA RICA/POBRE T AMINA POBRE > 10-15 oF T IN GAS PARA EVITAR CONDENSACION HC NORMALMENTE POR AIRE FILAS CALIENTES SS304 FILAS FRIAS: C.S UBICACIÓN DEPENDE DE PRESION Y CRITERIOS ECONOMICOS: ΔPpermisible ↑, A↓
  • 36. BOMBAS DE AMINA DEBEN LLEVAR LA AMINA HASTA LA PRESION DE COLUMNA ALTA CAPACIDAD: CENTRIFUGA MULTIETAPA PARA ALTA PRESION. CENTRIFUGA, UNA ETAPA PARA BAJA PRESION MOTORES ELECTRICOS O EXPANSORES ARREGLO DEPENDE DE ECONOMIA PARA DOS ETAPAS, Pinter=50 psig
  • 37. DISEÑO SIMPLIFICADO (MEA/DEA) REQUERIMIENTOS DE INTERCAMBIO DE CALOR REQUERIMIENTOS DE BOMBEO
  • 38. RECLAIMING DE LA SOLUCION POR QUE REGENERAR ? CORROSION REMOVER SOLUCION INACTIVA METODOS DE RECLAIMING DESTILACION MEMBRANAS INTERCAMBIO IONICO CUALES SOLUCIONES SE REGENERAN AMINAS SOLVENTES PROPIETARIOS OTROS CUALES SON LOS PRODUCTOS DE DEGRADACION ACETATOS, TIOCIANATOS, OXALATOS DEPENDE DE LOS PRODUCTOS
  • 39. RECLAIMING DE LA SOLUCION MEA/DGA -> COS FORMA SAL NO REGENERABLE A Tregeneracion EL RECLAIMING REMUEVE (DESTILA) PRODUCTOS DE DEGRADACION EN MEA, SE AGREGA NaOH PARA AJUSTAR ph->8-9 3 % TASA DE CIRCULACION PROCESO POR LOTES (BACHES): SE LLENA EL RECLAIMER CON AMINA CALIENTE SE CALIENTA 280-300 oF SE EVAPORA Y SE LLEVA AL REGENERADOR TOPE SIRVE DE REFLUJO SE LIMPIA EL FONDO DEL RECLAIMER DE PRODUCTOS DE DEGRADACION Y SE CARGA NUEVAMENTE
  • 40. LOS FILTROS ESENCIAL PARA LA OPERACIÓN TASA DE FILTRACION TAN ALTA COMO SEA POSIBLE EN PLANTAS PEQUEÑAS, FILTRACION COMPLETA. EN PLANTAS GRANDES 5-20% TASA CIRCULACION SOLIDOS: < 5 μ CARTUCHO Y CARBON ACTIVADO DURANTE INYECCION DE ANTI-FOAM, FILTRO DE CARBON A BY-PASS LOCALIZACION: LEAN AMINE ANTES DE COOLER O RICH AMINE DESPUES DE FLASH TANK FUENTE: JMC CAMPBELL VOL 4: Gas Treating and Sulfur Recovery AGUAS ABAJO DE FILTRO DE CARBON, A VECES SE COLOCA OTRO FILTRO DE CARTUCHO PARA EVITAR ARRASTRE DE FINOS
  • 42. MATERIALES C.S. MATERIAL PRINCIPAL RECIPIENTES Y TUBERIAS -> STRESS RELIEVING ESPESOR POR CORROSION -> 1/16” – ¼”. TIPICO 1/8” CONSIDERE SS 304/316/410 PARA : CONDENSADOR DE REFLUJO HAZ DE TUBO REHERVIDOR TUBOS HX AMINA RICA/POBRE AREA DE BURBUJEO DEL CONTACTOR Y REGENERADOR TUBERIA AMINA RICA DESDE HX AMINA 5 ULTIMOS PLATOS DEL CONTACTOR Y 5 PRIMEROS PLATOS DE REGENERADOR
  • 43. CONSIDERACIONES DE TUBERIAS CONSIDERAR SS304 EN AMINA RICA CALIENTE (OJO CON CORROSION GALVANICA) MANTENER V < 3 pie/s EVITAR CONEXIONES ROSCADAS UTILICE CODOS RADIO LARGO. NUNCA UTILICE “TEE’s” ALIVIO TERMICO EVITAR REDUCCIONES BRUSCAS UTILICE REDUCCIONES INTEGRALES (MINIMICE SOLDADURAS)
  • 44. CORROSION GENERADA POR: GASES ACIDOS EN SOLUCION DE AMINA Y AGUA DEGRADACION DE COS, RSH ALTA CARGA ACIDA EN AMINA RICA Y ALTA T ALTA CARGA ACIDA EN AMINA POBRE Y ALTA T ALTA VELOCIDAD EN LINEAS Y REDUCCIONES FALTA DE ALIVIO TERMICO PERDIDA DE PESO SCC
  • 45. CORROSION CONSIDERAR: MATERIALES ESPECIALES SS INHIBIDORES DE CORROSION RECLAIMING DE SOLUCION INCREMENTAR TASA DE AMINA PARA ↓ CARGA ACIDA EN AMINA RICA MEJORAR DESPOJAMIENTO PARA ↓ CARGA ACIDA EN AMINA POBRE INCREMENTAR TAMAÑO DE LINEA. REDUCCIONES INTEGRALES ALIVIO TERMICO MIMIMIZAR FLUJO MULTIFASICO
  • 46. DEGRADACION DE AMINA GENERADA POR: OXIDACION EN PRESENCIA DE AIRE (CAUSA CORROSION) PRESENCIA DE AZUFRADOS: SULFURO DE CARBONILO (COS), MERCAPTANOS (RSH) EXCESIVA T regeneracion Y φcalorico CONSIDERAR: BLANKETING DE GAS NATURAL O INERTE RECLAIMING REDUCIR T regeneracion
  • 47. ESPUMA GENERADA POR: SOLIDOS SUSPENDIDOS (PRODUCTOS DE CORROSION) HIDROCARBUROS LIQUIDOS: PTO DE ROCIO, CONDENSACION RETROGRADA, (FCV ENTRADA) PRODUCTOS DE DEGRADACION CUALQUIER MATERIAL EXTRAÑO (GRASA, INHIBIDORES, IMPUREZAS DE AGUA DE MAKE UP SOBRECARGA DE GAS ARRASTRE DE CARBON ACTIVADO ADICION EXCESIVA DE ANTIESPUMANTE
  • 48. ESPUMA CONSIDERAR: MEJORAR FILTRADO REDUCIR CORROSION INCREMENTAR T entrada GAS MANTENER T amina pobre > 10 oF T entrada gas RECLAIMING Y/O GAS BLANKETING FEED GAS SCRUBBING INYECCION DE ANTIESPUMANTE REDUCCION DE CARGA DE GAS
  • 49. PERDIDAS DE AMINA GENERADA POR: ESPUMA ALTA PRESION PARCIAL AMINA (MEA/DGA) ALTA T inlet CONTACTOR CON CARGA EXCESIVA CONSIDERAR: REDUCIR ESPUMA REDUCIR T inlet REDUCIR CARGA A CONTACTOR CAMBIAR AMINA
  • 50. CONCLUSIONES PLANTAS DE AMINA CON LARGO HISTORIAL DE PROBLEMAS PRINCIPAL PROBLEMA SIMPLE: CORROSION CONOCIMIENTO ACTUAL GARANTIZA OPERACIÓN CONFIABLE TODO EMPIEZA EN EL DISEÑO “LO BARATO SALE CARO”. NO TODAS LAS OFERTAS SON IGUALES EN AMINAS, OPEX SE SUPERPONE A CAPEX
  • 51. Fin del Curso ! www.themegallery.com