Tratamiento de Gas Natural: Impurezas, Clasificación y Estándares de Calidad

Introducción al Tratamiento del Gas Natural

El tratamiento del gas natural es un paso previo a su procesamiento, cuyo objetivo principal es la eliminación de impurezas que trae el gas, como agua, dióxido de carbono (CO2), helio y sulfuro de hidrógeno (H2S).

El agua se elimina mediante productos químicos que absorben la humedad. El H2S se trata y elimina en plantas de endulzamiento. Algunas de estas impurezas pueden recuperarse y comercializarse con otros fines, como ocurre con la producción de azufre.

Definición de Gas Ácido y Gas Amargo

El gas ácido es gas natural o cualquier otra mezcla de gases que contenga cantidades significativas de sulfuro de hidrógeno (H2S), dióxido de carbono (CO2) o contaminantes similares.

Distinción entre Gas Ácido y Gas Amargo/Agrio

• Los términos gas ácido y gas amargo o agrio a menudo se utilizan incorrectamente como sinónimos.
• En sentido estricto, un gas amargo es cualquier gas que contenga sulfuro de hidrógeno (H2S) en cantidades significativas.
• Un gas ácido es cualquier gas que contenga cantidades significativas de gases ácidos, por ejemplo, dióxido de carbono (CO2) o sulfuro de hidrógeno (H2S).
• Así, el dióxido de carbono (CO2) por sí mismo es un gas ácido, pero no un gas amargo.

Definición de Gas Agrio según Norma NACE MRO 175

Según la norma NACE (National Association of Corrosion Engineers) MRO 175, se considera gas agrio a aquel que debe manejarse a una presión total igual o mayor a 65 psia y cuando la presión parcial de H2S en el gas es mayor que 0.05 psia, por ejemplo:

1. Un sistema a 1000 psia de presión de operación con un gas que contenga 0.01 mol % de H2S (100 ppm) es AGRIO porque ppH2S > 0.05 psia.
2. Un sistema a 200 psia de presión de operación con un gas que contenga 0.005 % moles H2S (50 ppm) NO ES AGRIO porque ppH2S < 0.05 psia.

Nota sobre Presión Parcial

La presión parcial (pp) de un compuesto está definida como el porcentaje molar del compuesto multiplicado por la presión total de operación del sistema.

Otras Definiciones y Estándares de Gas Ácido

• El gas ácido es aquel cuyo contenido de sulfuro de hidrógeno (H2S) es mayor que 0,25 granos por cada 100 pies cúbicos normales de gas por hora. Esta cantidad equivale a cuatro partes por millón (4 ppmv) en base al volumen de H2S. En el Sistema Británico de Unidades, esto significa que hay 4 lbmol de H2S por cada 1x10⁶ lbmol de mezcla.
• La Asociación de Suplidores y Procesadores de Gas (Gas Processors Suppliers Association - GPSA) define un gas ácido como aquel que posee más de 1,0 grano/100 PCN o 16 ppmv de Sulfuro de Hidrógeno (H2S).
• Si el gas está destinado a ser utilizado como combustible para rehervidores, calentadores de fuego directo o motores de compresores, puede aceptarse hasta 10 granos de H2S/100 PCN.
• Las normas CSA (Canadian Standard Association), específicamente la 2.184 para tuberías, definen un gas ácido como aquel con más de un grano de H2S/100 pies cúbicos normales de gas por hora, lo cual es igual a 16 ppm. (1 gramo = 15,43 granos).

Definición de Gas Dulce

Por el contrario, el gas dulce es el que contiene solamente 4.0 ppmv de sulfuro de hidrógeno (H2S) o menos.

Criterios para el Transporte de Gas por Tuberías

En términos generales, se considera que un gas es apto para ser transportado por tuberías cuando contiene:

• ≤ 4 ppmv de H2S
• ≤ 3% de CO2
• ≤ 6 a 7 lb de agua por millón de pies cúbicos normales de gas (MM de PCN de gas)

Otros Gases de Naturaleza Ácida

Existen también otros gases de naturaleza ácida, como por ejemplo:

1. El Sulfuro de Carbonilo (COS): Este es un compuesto inestable, corrosivo y tóxico, que se descompone en H2S + CO2.
2. Los Mercaptanos: Se pueden representar a través de la fórmula (RSH). Son compuestos inestables y de alto grado de corrosión, que en muchos casos reaccionan con algunos solventes, descomponiéndolos.