Operacion

OPERACIÓN DE PLANTAS DE ENDULZAMIENTO DE AMINA

DIAGRAMA DE FLUJO

El diagrama de flujo presentado en la figura, es un esquema de una planta de endulzamiento que utiliza aminas para retirar del gas los componentes ácidos. Con el fin de hacerle seguimiento se relaciona todo el proceso con la planta de referencia, realizando una explicación de los principales componentes de manera individual.

SEPARADOR DE ENTRADA

Este recipiente colocado a la entrada de la planta, es la unidad encargada de separar los contaminantes que llegan con la corriente de gas, tales como hidrocarburos líquidos, agua, partículas sólidas y los compuestos químicos que han sido agregados previamente al gas natural, los cuales suelen causar efectos nocivos.

ABSORBEDOR O CONTACTOR

El gas ácido que sale del separador, entra al absorbedor por el fondo de la torre y fluye hacia arriba para entrar en contacto con la solución de amina que baja desde el tope de la torre. En este contacto el gas ácido es removido de la corriente gaseosa y transferido a la solución. El gas tratado que sale por el tope debe salir con muy poca cantidad de componentes ácidos.

El contenido de impurezas en el gas residual dependerá de las condiciones de diseño y de la operación del sistema. Es importante que el operador entienda a cabalidad el funcionamiento de estas plantas, con el fin de obtener la mayor eficiencia del proceso.

La solución que sale por el fondo del absorbedor puede contener:

Agua

Amina

Componentes ácidos (CO2, H2S, COS, CS2, Mercaptanos, etc.)

Gas natural que ha quedado en la solución

Hidrocarburos líquidos retirados de la corriente de gas

Sólidos y otras impurezas

La cantidad de hidrocarburos líquidos que pasa a la solución de amina aumenta a medida que sube la presión de operación y/o disminuye la temperatura de contacto. Es recomendable que la solución de amina entre a la torre con 10°F por encima de la temperatura a la cual entra el gas a la torre, para evitar el arrastre de líquidos.

La cantidad de gas disuelto dependerá del tipo de solución que se utilice. La MEA retiene menos contaminantes que otras soluciones.

El fluido que sale por el fondo de la torre se conoce como: solución rica, ácida o contaminada. Lo más común es llamarla amina rica, debido a que se ha enriquecido de los componentes ácidos. Esta solución fluye hacia el tanque de venteo o “flash tank”, donde se mantiene la altura requerida utilizando un controlador de nivel, el cual abre o cierra una válvula para garantizar una altura de líquido constante en el fondo del absorbedor.

TANQUE DE VENTEO O “FLASH TANK”

Este recipiente se utiliza para separar el gas que se disuelve en la solución. Normalmente el tanque de venteo se instala cuando la presión del absorbedor es mayor de 500 psig (35 bars), y se opera a una presión de aproximadamente 75 psig (6 bars).

Cuando la presión de la solución rica que sale del absorbedor se reduce desde la presión de contacto hasta la de trabajo del tanque de venteo, la mayor parte de los hidrocarburos que se han disuelto en la solución se vaporizan llevándose consigo una pequeña cantidad de gas ácido. El propósito de este tanque es recuperar los hidrocarburos disueltos en la solución, los cuales se mandan al mechero o se utilizan como gas combustible. De esta manera se evita la formación de espuma y se logra una mejor operación de la planta.

No obstante es recomendable tener presente el poder contaminante de estos gases, eso podría impedir su uso como combustible. Lo normal es que contengan una cantidad excesiva de CO2, por lo que se reduce de manera considerable el valor calorífico, pero también puede tener H2S, lo cual es peligroso. Por estas razones se suele colocar a la salida del venteo un pequeño contactor.

Es recomendable conectar al tope de este pequeño absorbedor una línea con amina pobre, con el fin de retirar el gas ácido que transporta el gas combustible. Esta pequeña porción de solución contaminada se mezcla con la corriente que va hacia el regenerador. La tasa de flujo se regula con un controlador de nivel en el tanque de venteo.

La presión en el tanque de venteo se controla, a su vez, con una válvula colocada en la salida de la corriente de gas, que trabaja con un controlador de presión. Esta válvula abre y cierra para mantener constante la presión en el recipiente.

INTERCAMBIADOR DE CALOR AMINA-AMINA

El propósito del intercambiador de calor es aprovechar una parte de la energía de la amina pobre o limpia que sale del regenerador. Esto representa aproximadamente el 50% del calor requerido en el rehervidor de la columna de regeneración.

La solución pobre que sale del rehervidor, se enfría al pasar por el intercambiador de calor, mientras que la amina rica que viene del absorbedor, calienta hasta aproximadamente 190°F para hacer más fácil la separación de los gases ácidos que transporta. Es conveniente evitar que no se separe el gas en la tubería, antes de entrar a la columna de regeneración, porque el sistema se vuelve muy corrosivo.

Después del intercambiador se coloca una válvula sobre la línea de la solución rica, para controlar el flujo hacia el regenerador.

REGENERADOR

El propósito del regenerador es remover el gas ácido contenido en la solución rica. En una planta de amina, la torre de regeneración por lo general contiene entre 18 y 24 bandejas, el de la planta típica tiene 22. La solución pobre entra en el 2do. al 4to. plato por debajo del tope. A medida que la solución desciende, entra en contacto con los vapores del rehervidor que suben hacia el tope de la torre. El vapor burbujea en la solución, en cada plato, retira los gases ácidos de la solución y los transporta hacia el tope de la torre.

El equipo responsable de la compensación energética de la planta es el rehervidor. Allí se produce el calor necesario para vaporizar la solución que regresa al regenerador. El vapor fluye en contracorriente con el líquido que cae, y en cada plato entra en contacto con la solución para lograr el equilibrio que permite el despojamiento del gas ácido. El consumo de vapor en la planta es un parámetro extraordinario para medir el comportamiento del sistema.

Cuando la cantidad de vapor aumenta, se incrementa también la cantidad de gas ácido despojado.

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