Métodos de Endulzamiento de Gas Natural: Absorción, Adsorción y Criterios de Selección

Métodos de Eliminación de Gases Ácidos

b) Absorción Física

• No existe reacción química entre los gases ácidos y el disolvente.
• Los gases ácidos simplemente se disuelven en la solución absorbente bajo presión.
• Los parámetros que afectan a la disolución son la temperatura, la presión y la concentración de gases.
• El disolvente se regenera mediante expansiones a baja presión de la solución rica en gases ácidos y suele realizarse en varias etapas.
• La absorción física no es conveniente para la desulfuración del gas húmedo, pues algunos componentes, como el butano, se solubilizan en esos disolventes prácticamente lo mismo que el H₂S.

c) Adsorción

• Se realiza por filtros moleculares, también llamados tamices moleculares (zeolitas). Su uso se limita a gas natural con bajo contenido en gases ácidos, debido a la cantidad de filtros y al caudal de gas de regeneración requerido.
• Estos tamices moleculares se utilizan para eliminar los mercaptanos de la corriente de gas, ya que estos productos no se eliminan en las unidades de aminas de la fase de tratamiento en planta de licuefacción. Normalmente, se sitúan aguas abajo de la unidad de absorción para reducir el tamaño de los lechos.
• El gas ácido residual, obtenido después de llevar a cabo uno de estos procesos, debe ser tratado convenientemente, produciendo azufre elemental y agua u otro compuesto estable de azufre, para evitar la contaminación medioambiental. El anhídrido carbónico se vierte a la atmósfera.

Criterios de Selección de Procesos de Endulzamiento de Gas

A pesar de que existe una gran variedad de procesos de endulzamiento, los procesos aplicables se reducen a 3 o 4 para un caso particular cuando se analizan los siguientes aspectos:

1. Especificaciones del Gas Residual (Gas de Salida)

• Dependiendo del uso que tendrá el gas de salida y de los contaminantes permitidos en este, habrá procesos que podrán ser descartados.
• En algunos casos se requieren procesos selectivos porque, por ejemplo, es necesario dejar el CO₂ en el gas de salida con el fin de controlar su poder calorífico.
• La selectividad también es importante en casos en que la relación CO₂/H₂S sea alta y se requiera procesar el gas ácido en una unidad recuperadora de azufre; la presencia de CO₂ afecta el desempeño de la unidad.
• El contenido de H₂S es quizás el factor más importante en el gas de salida. El contenido de azufre total en el gas residual se refiere a la combinación de H₂S, COS, CS₂ y RSR (mercaptanos).
• Lo ideal es remover todo el azufre del gas porque estos compuestos tienden a concentrarse en los líquidos obtenidos en la planta de gas, lo cual podría implicar un tratamiento posterior de estos líquidos.

2. Características del Gas a Tratar (Gas de Entrada)

• Este factor es determinante en el diseño del proceso de endulzamiento. Algunos procesos tienen rendimientos muy pobres con ciertos gases de entrada y deben ser eliminados en la selección.
• En cuanto a la composición del gas, el área de mayor importancia es la cantidad relativa de hidrocarburos pesados recuperables. Algunos procesos tienen tendencia a absorber hidrocarburos, y esta tendencia es mayor mientras más pesados sean. Estos hidrocarburos no solo crean problemas de espumas, sino que también afectan el proceso de recuperación de azufre.
• La presión del gas de entrada también es un factor importante en la selección del proceso. Los procesos con carbonato y los de absorción física requieren presiones de al menos 400 psia, y normalmente 800 psia. Por lo tanto, estos procesos no se podrán aplicar cuando se trabaje a presiones bajas.
• La temperatura del gas también es importante porque define la temperatura del disolvente (solvente). Una buena recomendación es que la temperatura del disolvente esté entre 15–20 °F por encima de la del gas de entrada, pues si el disolvente está más frío que el gas de entrada, habrá condensación y los consiguientes problemas de formación de espumas.