tratamiento de gases usando mdea versio 97-2003

7/24/2019 Tratamiento de Gases Usando MDEA Versio 97-2003

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UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NUCLEO ANZOATEGUI

ESCUELA DE INGENIERIA Y CIENCIAS APLICADAS

POSTGRADO ESPECIALIZACION EN INGENIERIA DE GAS

COHORTE XI 2012ACONDICIONAMIENTO Y TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL

PUERTO LA CRUZ, 18 DE ABRIL DE 2012

Prof !"#$%"&' Mo&('#', M)(REALIZADO POR*-I&+ M&"(' Z'-'%' CI 1-I&+ A%$))'ro G'o&$ CI 1/0


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Tratamiento de gases con alto contenido de CO2usando MD

ContenidoIntroduccinGeneralidadesRemocin de CO2con aminas terciarias

Caractersticas de la absorcin de CO2con MDEASimulacin de Transferencia de Masa Calor con

!ROTREATCasos de estudio"

- Caso #

- Caso 2Conclusiones


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Introduccin

$a MDEA %a sido utili&ada com'nmente como sol(ente selecti(o de

)2S de*ando en el +as altos ni(eles de CO2,

Muc%as lantas de endul&amiento %an sido dise.adas ara remo(er

altas cantidades de CO2 con MDEA/ sin embar+o0 cuando'nicamente se desea remo(er este comuesto la MDEA no %a

ro(isto los resultados eserados0 traduci1ndose esto en

modicaciones a las facilidades e3istentes cambios en el sol(ente

utili&ado0 resecto a lo estiulado en el dise.o ori+inal de lasmismas,

!ara usar la MDEA como sol(ente ara la remocin de CO2 se

re4uiere de un modela*e ri+uroso de rocesos,


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Generalidades

4Por 567 $) "9or:'&:$ %' r$o("& #$ CO2$& 6&' (orr"$&:$#$ G') N':6r'%;

Disminue el oder calorco del +as natural

Ocua un (olumen0 el cual uede ser utili&ado ara almacenarmaor cantidad de +as,

Es 5cido en consecuencias corrosi(o en resencia de a+ua libredebido a 4ue a alta resin se disuel(e en el a+ua la acidica,

CO26 )2O 7--8 )6 6 )CO9-

)CO9-7--8 )66 CO9:

)66 R9; 7--8 R9;)6


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Generalidades

$as alcanolaminas se %an con(ertido en los sol(entes

maormente utili&ados ara la remocin de +ases 5cidos de

corrientes del +as natural, $a TEA


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$a MDEA es una amina terciaria cuo +ruo amino carece

del rotn simle ara reaccionar directamente con el CO20

como sucede con las aminas rimarias secundarias"

CO26 )2O 7--8 )6 6 )CO9-

)CO9-7--8 )66 CO9:

)6

6 R9; 7--8 R9;)6

Remocin de CO2 con aminas terciarias


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$a MDEA ro(ee un sumidero ara los iones %idr+eno roducidos

cuando el CO2se %idroli&a lentamente en a+ua,

;o reacciona directamente con el CO2a 4ue no uede formar un

roducto de reaccin, Se dice 4ue slo catali&a la %idrlisis del

CO2,

Contrario a las aminas rimarias secundarias0 la cin1tica de la

reaccin aarente de la MDEA no tiene muc%o imacto en la

(elocidad de absorcin,

Se caracteri&a or su ba*a solubilidad fsica alta solubilidad

4umica,

Caractersticas de la remocin deCO

2

con MDEA


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$a absorcin de CO2ocurre en una serie de asos"

a= Difusin del +as a la interfase +as-li4uido

b= Disolucin del +as en el li4uido en la interfase

c= !osible reaccin 4umica con la amina

d= Difusin del +as disuelto en su forma reacti(a libre0

le*os de la interfase en el seno de li4uido,


2

con MDEA


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!erles de concentracin ticos ara el CO2 en las fases +as l4uida0 cuandono %a reaccin cuando la reaccin es relati(amente r5ida,


2

con MDEA


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$a solubilidad 4umica es usada como la base ara disminuir el n'mero

de etaas tericas, Cuando se reali&a el c5lculo ara latos actuales o

(ol'menes de lec%o emacado sur+en los incon(enientes,

Entonces0 se tiene un sol(ente con +ran caacidad0 ero la fuer&aimulsora ara absorcin es mu ba*a or la oca solubilidad fsica,

Con esto0 se obtendr5n ba*as eciencias de latos0 +randes (alores de

altura e4ui(alente a latos tericos


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!ROTREAT es un simulador ri+uroso4ue se basa en la combinacin de"

-@alances de masa ener+aalrededor de las fases indi(iduales

en latos o ema4ues,-E4uilibrio termodin5mico de fases,

-E4uilibrio a tra(1s de la interfase,

-Efecto de la cin1tica-4umica en las(elocidades de transferencia de

masa0 eseccamente en la fasel4uida,

-Modelos de transferencia de masa calor ara transorte a tra(1s dela interfase,

Simulacin de Transferencia deMasa Calor con !ROTREAT


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Caso #

?na lanta se dise.a ara tratar una corriente de ,B de CO 2en metano

con Bt de MDEA +en1rica a ni(eles deseados de ,B, $os dise.os se

fundamentan en los c5lculos reali&ados en un simulador comercial

basado en e4uilibrio de etaas0 de reaccin modicada/ el mismo indica

4ue una torre de 22 latos serian el dise.o m5s con(eniente, El +as

tratado sera me&clado con otras corrientes de +as natural ara alcan&ar

las esecicaciones de tubera de 2 de CO2, $os e4uios estaban listosara ser instalados la lanta estaba lanicada ara arrancar cuando se

le re4uiri a la emresa I;EOS (alidar el dise.o de la lanta el uso de la

MDEA en el roceso de endul&amiento,

Casos de Estudio


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Caso #Dia+rama de Flu*o de !rocesos de la !lanta

Casos de Estudio


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Caso #

?na e(aluacin utili&ando simulacin basada en (elocidad de

transferencia de masa mostr 4ue la lanta sera incaa& de

alcan&ar si4uiera las esecicaciones del 2 de CO2 re4uerida

ara el +as residual0 muc%o menos el ,B de CO2 deseado ara

el roio +as tratado, Se re4ueriran B latos ara alcan&ar ,B

CO2 en el +as de salida utili&ando MDEA,

Casos de Estudio


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Caso #

Comaracin de los datos obtenidos con el modelo de simulacin de etaas dee4uilibrio con el modelo de transferencia de masa !ROTREAT ara dos

alturas de rebosadero en latos

Casos de Estudio


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Caso #

Comortamiento de lanta al oco tiemo de su arran4ue comarado consimulacin a tra(1s de !ROTREAT

Casos de Estudio


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Casos de Estudio

Caso # Resultados"

- Se recomend reali&ar modicaciones a los rebosaderos de latos de 2 a B ul+adas0 a

n de +aranti&ar un de CO2 a la salida 4ue alcance al menos el #,H ,

- Se recomend cambiar de MDEA a un sol(ente de la serie Gas>Sec CS-2 una (e&4ue la lanta oerase a la caacidad de dise.o estiulada0 4ue remo(era maor

cantidad de CO2 4ue la MDEA con(encional,

- Comarando las columnas de latos con las emacadas0 se reere las columnas de

latos cuando se re4uiere remocin de CO20 esto debido a 4ue las caractersticas del

fenmeno de transferencia de masa en los ema4ues no fa(orecen la (elocidad de

absorcin de CO2 en la amina,

- !ara el dise.o de sistemas de endul&amiento 4ue re4uieren remocin selecti(a de CO20

es necesario desarrollar modela*e de simulacin de (elocidad de transferencia de calor

masa simult5nea0 4ue ermita determinar el n'mero de etaas reales de una columna

alcan&ar las esecicaciones deseadas,


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Caso 2

Se desea tratar inicialmente una corriente de +as de #HH

MM!CED0 con una concentracin de CO2 de ,B con B de

MDEA +en1rica ara lle(ar a ni(eles deseados menor a # molar,

Se simul la misma corriente a diferentes condiciones de Ju*o0

resin temeratura, ?na (e& obtenidos los resultados0 se

rocedi a reali&ar otra rueba utili&ando un sol(ente 4umico de

la emresa I;EOS OKIDE de la cual se obtu(ieron e3celentes

resultados,

Casos de Estudio


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Casos de Estudio

Caso 2

So%6-"%"#'# #$% CO2

S : L !

Donde"

L : Constante de )enr0 distinta ara cada +as deende de la

temeratura

! : !resin !arcial del +as en la corriente,

A maor resin incrementa la solubilidad de un +as en el


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Casos de Estudio

Caso 2I&for'("& #$ D")$?o I&"("'%*


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Casos de Estudio

Caso 2

Datos de oeracin del simulador !ROTREAT utili&ando MDEA con diferentesalimentaciones de Gas ;atural


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Casos de EstudioCaso 2

Datos de oeracin utili&ando un sol(ente 4umico S!EC CS-2= comarando con el simulador !roTreat,

- Gas>Sec CSN2" es un sol(ente 4umico fabricado atentado or la emresa Ineos O3ide ara tratamientode Gas ;atural con concentraciones de CO2


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Casos de Estudio

Caso 2Gr5cos de temeratura de CO2(s, n'mero total de latos desde 22


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Casos de Estudio

Caso 2Diferencial de resin del absorbedor con MDEA con Gas Sec CS>22


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Casos de Estudio

Caso 2 Resultados"

- El uso de MDEA re4uiere maor resin temeratura ara obtener la maorabsorcin de CO2

- $as Juctuaciones de resin disminuen en un 2 desu1s de la con(ersin con

el uso del sol(ente 4umico,- De acuerdo a los datos oeracionales se reduce un H9 anual el consumo deamina,

- Incremento en un 2 la remocin de CO2utili&ando el sol(ente 4umico no la

MDEA +en1rica,

- Si se instalan maor cantidad de latos en la torre de absorcin 4ue losconsiderados en el dise.o


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Conclusiones

Ambos casos demuestran las limitaciones de la MDEA +en1rica

como a+ente de remocin ara altas concentraciones de CO2,

$a absorcin de CO2 con MDEA es m5s lenta comarada con las

aminas rimarias secundarias,$a adicin de sol(entes 4umicos


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GRACIAS@

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