Procesos de absorción física

En estos procesos el solvente absorbe el contaminante pero como gas en

solución y sin que se presenten reacciones químicas; obviamente que mientras

más alta sea la presión y la cantidad de gas mayor es la posibilidad de que se

disuelva el gas en la solución.

La absorción física depende de la presión parcial del contaminante y estos

procesos son aplicables cuando la presión del gas es alta y hay cantidades

apreciables de contaminantes.

Los solventes se regeneran con disminución de presión y aplicación baja o

moderada de calor o uso de pequeñas cantidades de gas de despojamiento.

Procesos con solventes físicos

Estos procesos se caracterizan por su capacidad de absorber, de manera

preferencial, diferentes componentes ácidos de la corriente de hidrocarburos.

También llevan asociado calor de solución, el cual es considerablemente más

bajo que el calor de reacción en los procesos con solventes químicos. La carga

de gas ácido en el solvente es proporcional a la presión parcial del componente

ácido del gas que se desea tratar.

Debido a la baja cantidad de calor de solución, con el dióxido de carbono, la

mayor parte de los solventes físicos pueden ser regenerados por simple

reducción de la presión de operación, sin que sea necesaria la aplicación de

calor. Cuando se requiere de especificaciones más extremas (con menor

cantidad de gas ácido en el gas tratado), la reducción de la presión podría ir

acompañada de un calentamiento adicional.

La principal atracción de los procesos con solventes físicos es la remoción

bruta de gas ácido con alta presión parcial. La mayoría de los solventes

comerciales que se utilizan no son corrosivos y pueden deshidratar gas

simultáneamente.

Unadesventaja de los solventes físicos es la solubilidad relativamente alta de

hidrocarburos de alto peso molecular C3 +.

Dependiendo de la composición de entrada, la pérdida de hidrocarburos, los

cuales pueden ser usados como combustible, y el costo de su recuperación,

podrían hacer prohibitiva la utilización de un proceso físico.

Algunos solventes físicos muestran mayor selectividad a la absorción de H2S

en presencia de CO2, que los solventes químicos. La tabla 3.1 enumera los

principales procesos que utilizan solventes físicos.

Procesos de absorción química

Estos procesos se caracterizan porque el gas amargo se pone en contacto en

contracorriente con una solución en la cual hay una substancia que reacciona

con los gases ácidos. El contacto se realiza en una torre en la cual la solución

entra por la parte superior y el gas entra por la parte inferior. Las reacciones

que se presentan entre la solución y los gases ácidos son reversibles y por lo

tanto la solución al salir de la torre se envía a regeneración. Los procesos con

aminas son los más conocidos de esta categoría y luego los procesos con

carbonato.

El punto clave en los procesos de absorción química es que la torre sea

operada a condiciones que favorezcan la reacción entre los componentes

ácidos del gas y el solvente (bajas temperaturas y altas presiones), y que el

regenerador sea operado a condiciones que favorezcan la reacción para liberar

los gases ácidos (bajas presiones y altas temperaturas).

La figura 4.1. Representa el endulzamiento o eliminación de los gases ácidos

utilizando una alcanolamina que reacciona químicamente con los gases ácidos.

Este proceso puede ser no muy complejo, ya que consiste fundamentalmente

de un absorbedor, un desorbedor, una bomba de recirculación, un calentador y

un condensador. Es necesario hacer resaltar, que la gran mayoría de los

procesos de absorción de gases se realizan utilizando una amina, donde la

MEA y DEA son los compuestos mayormente utilizados, dejando un poco de

lado las otras alcanolaminas, por su alto grado de degradación.

Procesos con solventes químicos

En estos procesos los componentes ácidos del gas natural reaccionan

químicamente con un componente activo, para formar compuestos inestables

en un solvente que circula dentro de la planta. La solución rica, inestable, se

puede separar en sus integrantes originales mediante la aplicación de calor y/o

por reducción de la presión de operación, para liberar los gases ácidos y

regenerar el solvente. Una vez regenerada, la solución se envía nuevamente a

la unidad de absorción.

El componente activo en el solvente puede ser uno de los siguientes tipos: una

alcanolamina o una solución básica (solución alcalina con sales), con o sin

aditivos. En principio las aminas muestran mayor afinidad con el dióxido de

carbono y producen una cantidad apreciable de calor de reacción (calor

exotérmico).

La afinidad hacia el CO2 se reduce con aminas secundarias o terciarias. En la

práctica, esto significa que, por lo menos parte de la solución en el proceso de

regeneración puede ser afectada por la reducción de presión en la planta, con

la correspondiente disminución de suministro de calor.

Las soluciones de carbonato de potasio, generalmente incluyen activadores

para aumentar la reacción cinética, pero esos solventes son difíciles de

regenerar con un simple descenso de presiones. En general, los solventes

químicos presentan alta eficiencia en la eliminación de gases ácidos, aun

cuando se trate de un gas con baja presión parcial de CO2. En la siguiente

tabla 4.1 se muestran algunos solventes químicos que remueven compuestos

de azufre.

Las principales desventajas son la demanda de energía, la naturaleza corrosiva

de las soluciones y la limitada carga de gas acido en la solución, debido a la

estequiometria de las soluciones. La tabla 4.2 enumera los principales

procesos comerciales que trabajan con solventes químicos.

ABSORCION FISICOQUIMICA

5.1 Proceso de absorción híbrido o mixto

Los procesos de absorción híbridos presentan un intento por aprovechar las

ventajas de los procesos químicos, alta capacidad de absorción y por tanto de

reducir los niveles de los contaminantes, especialmente H2S, a valores bajos, y

de los procesos físicos en lo relativo a bajos niveles de energía en los procesos

de regeneración. La regeneración se logra por separación en múltiples etapas y

fraccionamiento. Dependiendo de la composición del solvente, puede remover

CO2, H2S, COS, CS2 y mercaptanos. La selectividad hacia el H2S se logra

ajustando la composición del solvente y/o el tiempo de contacto. La solubilidad

de los hidrocarburos de alto peso molecular se puede mantener dentro de los

límites razonables (Kohl, A., y Nielsen, R., (1997).