PROCESO DE ABSORCION Y ADSORCION

7/23/2019 PROCESO DE ABSORCION Y ADSORCION

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OCESO DE ABSORCIN

Y ADSORCINDEL GAS NATURAL


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ABSORCIN

Es la operacin unitaria que consiste en la

separacin de uno o ms componentes de

una mezcla gaseosa con la ayuda de unsolvente lquido con el cual forma solucin

(un soluto A, o varios solutos, se absorben

de la fase gaseosa u pasan a la lquida).

n e!emplo es la absorcin del amoniaco A

del aire ", por medio de agua lquida #.


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ADSOCIN

$a adsorcin es un proceso por el cual

tomos, iones o mol%culas son atrapados o

retenidos en la superficie de un material en

contraposicin a la absorcin, que es unfenmeno de volumen. Es decir es un proceso

en el cual que por e!emplo un contaminante

soluble (adsorbato) es eliminado del agua

mediante el contacto con una superficie slida

(adsorbente).


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ENDULZAMINETO DEL GAS NATURAL

&e 'ace con el fin de eliminar & y #*

del gas natural. #omo se sabe el & y el

#+ son gases que piden estar presentes

en el gas natural y pueden en algunoscasos, especialmente el & ocasionar

problemas en el mane!o y procesamiento

del gas por esto 'ay que eliminarlo para

llevar el contenido de estos gases cidos a

los niveles e-igidos por los consumidores

del gas.


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DESHIDRATACIN

El gas natural, como est producido,

contiene normalmente vapor de agua. El

agua deber ser removida a n punto tpico

de un contenido de lb/001# por lamayora de los sistemas de transmisin de

gas. El retiro del agua o des'idratacin se

realiza para prevenir la formacin de

'idratos o corrosin en la recoleccin de

gas, sistema de transmisin o planta detratamiento


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Proceso de Endulzamieno delGas Naural!

Este proceso se refere a la eliminacin de lacorriente de gas natural a los elementos cidos,

con el objetivo de dejar el gas dentro de la norma,sea para el transporte o para la comercializacin ydistribucin, de tal orma que el gas cumpla con losrequerimientos establecidos, tanto nacional comointernacional, que representan la posibilidad de

comercializacin del gas natural.


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Im"urezas del #as naural!

El gas natural tiene, tambin cantidades menores degases inorgnicos como:

el itrgeno !"#

el $i%ido de &arbono !&'"#

(uluro de )idrgeno !)"(#

*on%ido de &arbono !&'#

+%geno !'"# -apor de gua !)"'#, etc.


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ABSORCIN de los Gases $cidos: Este proceso se

realiza a travs de solventes qumicos, sicos y mi%tosb.0 ADSORCION %Lec&os S'lidos(!qu para laeliminacin de los gases cidos se utilizan los 1amices*oleculares, las Esponjas de )ierro, (23415E1 y El6%ido de &inc

c.0 Con)ersi'n Direca!d.0 Secuesranes *u+micos:e.0 Uilizaci'n de ,em-rana.0 Desilaci'n E.raci)a


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PROCESOS DE ABSORCIN/

(e entiende por absorcin a la operacin unitaria en la quela transerencia de masa tiene lugar de la ase de vapor a laase lquida, este es por lo general lo que ocurre, aunque noes siempre, es que el proceso de absorcin designa unaoperacin en la cual el lquido se suministra como corrienteseparada e independiente del vapor a tratar. 7or absorcintambin se entiende al proceso de retencin de gases ovapores por lquidos, de una sustancia por otra 3quido.


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PROCESO DE ABSORCIN DE GASESCON SOL0ENTES *U1,ICOS

En este proceso los componentes cidos del gas naturalreaccionan qumicamente con un componente activo en

solucin, que circula dentro del sistema. El producto de lareaccin qumica produce compuestos inestables, loscuales se pueden descomponer en sus integrantesoriginales mediante la aplicacin de calor y8o disminucinde la presin de operacin del sistema, con lo cual seliberan los gases cidos y se regenera el solvente, el cualse 9ace recircular a la unidad de absorcin, donde sepuede recuperar la amina, para ser nuevamente utilizada.


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LAS A,INAS!

3as aminas son compuestos orgnicos derivados delmoniaco !)#, y son productos de la sustitucin de los9idrgenos que componen el amoniaco por sus gruposalguilo o arilos !; &)#. 3as aminas se

clasifcan de acuerdo al n


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PROPIEDADES FSICAS DE LAS AMINAS:

2 $as aminas son compuestos incoloros que se o-idan con facilidad lo que

permite que se encuentren como compuestos coloreados. $os primeros

miembros de esta serie son gases con olor similar al amoniaco. A medida

que aumenta el n3mero de tomos de carbono en la mol%cula, el olor se'ace similar al del pescado. $as aminas aromticas son muy t-icas se

absorben a trav%s de la piel.


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2 $as aminas primarias y secundarias son compuestos polares, capaces

de formar puentes de 'idrgeno entre s y con el agua, esto las 'ace

solubles en agua. $a solubilidad disminuye en las mol%culas con ms

de 4 tomos de carbono y en las que poseen el anillo aromtico. El

punto de ebullicin de las aminas es ms alto que el de loscompuestos no polares que presentan el mismo peso molecular de las

aminas. El 5itrgeno es menos electronegativo que el *-geno, esto

'ace que los puentes de 'idrgeno entre las aminas se den en menor

grado que en los alco'oles. Esto 'ace que el punto de ebullicin de

las aminas sea ms ba!o que el de los alco'oles del mismo peso

molecular.


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2 $as aminas se comportan como bases. #uando una amina se

disuelve en agua, acepta un protn formando un in alquil6

amonio. 1ara diferenciar las aminas unas de otras en el

laboratorio se 'ace reaccionar con una solucin de nitrito de

sodio y cido clor'drico, esto da origen a cido nitrosoinestable. #ada tipo, tipo de amina tendr un comportamiento

diferente ante la presencia de estos reactivos


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TIPOS DE A,INAS *UE SE UTILI2AN EN LA ABSORCINDE GASES $CIDOS!

3as minas que se utilizan en el proceso de endulzamientoson:a/ La ,onoeanolamina %,EA(

3a *E es la ms sencilla de las etanolaminas y se producepor la reaccin directa del amoniaco con %ido de etileno, talcomo se muestra en la fgura :4igura 5eaccin de +btencin de la *E


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LAS ETANOLA,INAS se pueden utilizar para tratamientos degases naturales y gas residual de petrleo en la absorcin dedi%ido de carbono. En sistemas de gases conteniendo di%ido de

carbono. 3a *E se puede ser utilizadas como absorbedorselectivo, por lo que es de gran utilidad para la eliminacin de lacorriente del gas natural, el componentes que se quiere eliminar,sin causar problemas operacionales a los otros componentes, queno se quiere eliminar de la corriente

3a *E es una amina primaria, es un lquido de color claro,transparente e 9igroscpico con ligero olor amoniacal, cuyaormula qumica es !)+&)"&)" )" # 3a !*E# es la msreactiva de las Etanolaminas, y adems es la base ms uertede todas las aminas. 3a *E 9a tenido un uso diundidoespecialmente en concentraciones bajas de gas cido. 1iene un

peso molecular de =>,'? 2nidades de *asa tmica !2*#.9ora si esta trabajando en el (istema @ritnico de 2nidades,las unidades sern !lb8lbmol#. Este peso molecular se considerapequeAo, es por ello, que la *E tiene la mayor capacidad detransporte para los gases cidos Esto signifca menor tasa decirculacin de la *E para remover una determinada

concentracin de los gases cidos, de un gas de alimentacin.


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LA ,ETILDIETANOLA,INA %,DEA(

3a rmula qumica de este compuesto es !&) #

!&)"&)" ') #" 3a *$E es una amina terciaria quereacciona lentamente con el !&'"#, por lo cual pararemoverlo requiere de un mayor n


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Princi"alesPro"iedades de lasAminas

(10) representa al peso molecular, y (1E) indica el punto de ebullicin o

evaporacin a la presin atmosf%rica (#p) es la capacidad calorfica

mina *E $E $C $D7 *$E

7*!lb8lbmol# =>,'? >'B,> >'B,> >,>F >>F,>G

7E!4# ?,F B>=,' ',' ?',' GG

-iscosid!&7# ",> B' ?G' '>

&p!@128lb4# ',='? ',='' ',BG> ',=F' ',G>"

7 5ocio!4# B',F ?", F,B >'G 0B,?


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El tipo de solucin de amina utilizada

en el proceso de endulzamientodepender de la cantidad de gascido en la corriente de gas. (i laconcentracin de los gases cidosest por debajo de BH en volumen, yel caudal a tratar es menor a B'**7&$ se recomienda utilizar la

*E. &uando el gas a tratar provienede gas de refnera se debe de usar la$E, en trminos generales se puedeseAalar que la seleccin del solvente

ms conveniente est relacionado por


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El gas cido procedente del *


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REACCIONES *UE SE

PRODUCEN EN LAABSORCION CON A,INAS34S 5 Amin a 6 Sul7uro de Amina 53 48 5 Calor 6 34

S 5 Amin aC845 Amina 6 Car-onao de Amina5 348 5 Calor 6

C845 Amina

1odas estas reacciones indicar, que al aplicar calor serecupera la amina y se liberan los gases cidos. 3uego,tanto el (uluro de )idrgeno como el di%ido de carbono sepueden eliminar por absorcin en contracorriente aelevadas presiones, con una solucin de alcanolaminalquida que discurre por una columna de platos o de relleno


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ABSORCIN DE LOS GASES $CIDOS CONCARBONATO DE POTASIO %94C8:( EN CALIENTE

Este proceso comprende una absorcin estndar con unasolucin de carbonato de potasio y despojo, con vapor apresin atmosrica. El proceso de absorcin se controlaesencialmente por el lquido y depende de las tasas dediusin a travs de las interases lquido0 vapor y de la

reaccin con la sal de carbonato. 3a solucin de la sal decarbonato rica se retira en la base del absorbedor y esenviada a temperatura constante, 9acia la parte superiorde la torre despojadora, en donde una concentracinconsiderable del gas cido es removida despus dee%pandirla a la presin de regeneracin cercana a la

presin atmosrica


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En este proceso no es necesaria la utilizacin deintercambiadores de calor, ya que el proceso deabsorcin se lleva a cabo undamentalmente encondiciones atmosricas. Juizs una de las partes msnegativas de este proceso, es que logra llevar los gases

cidos a la especifcacin. unque el proceso eseconmicamente aceptable, cuando se desea eliminaraltas concentraciones de gases cidos, de un gas dealimentacin.


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PROCESO DE ABSORCIN DE GASESCON SOL0ENTES


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UOR SOL0ENT/ %Car-onao de "oli"ro"ileno de =>or(

LE?OL/ %Dimeil@eer de "olieileno Glicol(

RISOL/ %N@,eil@Pirrolidona(

ECTISOL/%,eanol( de LURGI

IPOS DE ABSORCIN


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En la absorcin sica de gases, tambin 9ay que tener

en cuenta que la temperatura inIuye en la solubilidadde los gases en lquidos, siendo mayor a menortemperatura. 2na de las principales ventajas de laabsorcin sica es la selectividad, dado que el sulurode 9idrgeno es muc9o ms soluble que el di%ido decarbono, puede ser eliminado selectivamente de un gasque contenga ambos.+tra ventaja de la absorcin sica es su 9abilidad paraeliminar trazas de otros compuestos no deseados, talescomo 9idrocarburos de alto peso molecular, tambinKcido &ian9drico !), compuestos orgnicossulurados, sin la ormacin de productos de reaccinno deseados, que pueden causar graves problemasoperacionales al proceso de endulzamiento de gasnatural a travs de la absorcin de gas con solventessicos.

0ENTAA


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3a principal desventaja de la absorcin sica es que elproceso puede complicarse debido a la presencia deabsorcin selectiva en etapas, desercin en variasetapas, los reciclos, etc. 7ero las bajas temperaturas de

operacin, la no corrosividad, 9acen que el material deconstruccin pueda ser acero al carbono. 7or, otro lado,dado que no e%iste reaccin qumica entre el solvente yel soluto, se necesita un menor consumo de energapara desorber los gases cidos, y su posterioreliminacin de la corriente de gas natural.

DES0ENTAA


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BSORCION


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ROCESO SUL


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PROCESO DE ENDUL2A,IENTO POR

ADSORCIN/

3os. 7rocesos de adsorcin, en general se caracterizan poradsorber, de manera preerencial, dierentes componentescidos de la corriente de gas natural. El proceso, tambin

lleva asociado calor de la solucin, el cual esconsiderablemente ms bajo que el calor de reaccin de losprocesos de reaccin con solventes qumicos. 3a carga de gascido en los solventes sicos o en los procesos de adsorcines proporcional a la presin parcial del componente cido delgas que se desea tratar.El proceso de adsorcin es un proceso de separacin para

remover impurezas basadas en el 9ec9o de que ciertosmateriales altamente porosos fjan ciertos tipos demolculas en su superfcie. 3a adsorcin es un enmeno desuperfcie e%9ibido por un slido !adsorbente# que lepermite contener o concentrar gases, lquidos o sustanciasdisueltas !adsortivo# sobre su superfcie


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3a regeneracin de los lec9os secos se realiza mediante laaplicacin de calor. El proceso de endulzamiento a travs

de la adsorcin, por lo general es utilizado en gasesdonde la presin parcial de los componentes cidos esbaja. En el comercio e%isten varios tipos de tamices delec9o slido y tienen dierentes afnidades para varioscomponentes


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Las Princi"ales caracer+sicas de la adsorci'nson las si#uienes! 3a adsorcin es altamente selectiva.

Es un proceso rpido cuya velocidad aumenta

cuando aumenta la temperatura, pero desciendecuando aumenta la cantidad adsorbida.

Es un proceso espontneo.$ado que los procesos de adsorcin son

generalmente e%otrmicos, al aumentar latemperatura disminuye la cantidad adsorbidaENDUL2A,IENTO A TRA0S DE LOS LEC3OSSLIDOS!qu para la eliminacin de los gases cidos se utilizanlos 1amices *oleculares, las Esponjas de )ierro,(23415E1 y El 6%ido de &inc


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A TRA0S DE LAS ,ALLAS O TA,ICES ,OLECULARES:

3as mallas o tamices moleculares son sistemas de lec9oslido, a travs de estos agentes Iuye el gas cido pararemover los constituyentes cidos. (e utiliza para elendulzamiento del gas natural, en plantas de Cas atural3icuado !C3#, donde el !&+"# est presente en cantidadesde >,B a "H molar, en el tratamiento de lquidos, para secar

el gas de alimentacin a una planta criognica, en laremocin de !)"(# y *ercaptanos !5)(#, de una corrientede di%ido de carbono


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3os tamices moleculares, por lo general son arcillas

silicatadas, que tienen una estructura dependiendo deln


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estos tipos no son recomendadospara volB**7&$ en procesos deendulzamiento del gas natural.

Ceneralmente los butanos y ms pesados !&M #contaminan los lec9os adsorbentes, reduciendo,substancialmente, su capacidad de remocin de !)"(# y!&+"# 7or lo tanto, es deseable un sistema aguas arribapara retirar los 9idrocarburos pesados. El gas tratado

cumple con las especifcaciones para tuberas y esapropiado para la alimentacin de plantas criognicas. Elproceso involucra dos o ms adsorbedores de lec9o fjo yotras instalaciones de regeneracin. 7or lo menos, un lec9oest en adsorcin en todo momento, mientras los otroslec9os estn siendo regenerados.


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3a seleccin del tipo apropiado de tamiz molecular dependede las impurezas que se van a remover. El tipo es el mscom


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A TRA0S DE LAS ESPONAS DE 3IERRO

Este proceso ue desarrollado en Europa, para los procesosde purifcacin de gas de coqueras, gas carburado desntesis, etc. Estos componentes son selectivos para loscompuestos de azure y otros agentes o%idables, pero elmtodo no es eectivo para componentes que no seano%idables a las condiciones de operacin. 3os %idos de9ierro se mezclan con viruta de madera ara ormar unmaterial que puede reaccionar con el )"( del gas. 3as virutassirven como un agente esponjoso que permite el paso cil.del gas y provee rea para el contacto del %ido de 9ierrocon el gas. Este mtodo no se recomienda para remocin enmasa de grandes cantidades de )"(3a economa limita su aplicacin a los gases que contengan

menos de "' ppm, - de )"(. 3os %idos tienen una granvariabilidad en sus propiedades depuradoras 9acia el sulurode 9idrgeno, la efciencia del proceso esta relacionada conel estado fsicoqumico de los componentes. El contenido de9umedad, juega un importante papel en la reaccin. 7artedel %ido que reacciono puede ser regenerado en orma

parcial con aire en presencia de 9umedad


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3a reaccin se considera unao%idacin por va, seg


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3a ventaja de este mtodo es que utiliza a la materia prima

como la 3imonita, por ejemplo que se encuentra en el &erro@olvar del Estado @olvar. 3a reaccin es eectiva cuando lagranulometra del material tiene un tamaAo promedio de"mm, la porosidad tiene un valor de ','? !cm 8 g#. 3aslimitaciones estn relacionadas con la calcinacin yreduccin en el e%terior

0ENTAA

3as esponjas de 9ierro son los rizos de madera que resultande la carpintera, y se recubren de 9ierro 9idratado,

normalmente empacado en varias te%turas y tamaAos. 3amadera sirve para espaciar el ingrediente activo, que es el%ido de 9ierro, y para controlar la distribucin del gas en elsistema, evitando cadas de presiones e%cesivas que aectanla efciencia del proceso. 3as calidades de recubrimiento sesuelen preparar con =,=N >B,' o "', o libras de %ido de

9ierro por ? galones


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A TRA0S DEL O?IDO DE CINC.

Este es un sistema que en la actualidad est en desuso, es un

sistema de lec9o seco. En el rango de temperatura de BG" y>"F" 4 se encontr una rpida y completa reaccin, conconcentraciones de suluro de 9idrgeno a la salidaprcticamente cero. (olo que 9ay que tener cuidado, porque ala temperatura >G"4 se produce vaporizacin de !On#, condeposiciones de suluro de cinc !On(# sobre la superfcie del

slido que impide que siga progresando la reaccin desulfdacin, y lo inutiliza.

temperaturas ineriores a los >>>"4, no es posible unaconversin total del slido, debido a la lenta diusin del gasen el slido. (u gama de aplicabilidad se encuentra entre lastemperaturas de BG" y >"F" 4. El estudio de la cintica dereaccin, indica que la sulfdacin del !On'#, est relacionadano solo con la concentracin del suluro de 9idrgeno, sinotambin de una serie de actores operacionales y se ormaazure elemental, cuando el gas est ormado


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Uilizaci'n de la


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ATRA0S DEL CO,PUESTO SUL


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$entro de los poros de la estructura cristalina se creacargas polares llamadas sitios activos, las molculaspolares como el )"( orman enlaces inicos las

molculas polares como las parafnas no se ligaran aestas.

3( *33( *+3E&235E( 72E$E E$23O5 L$E()D$515 E3 C( 1253

ROCESO DE UNION

PROCESO DE ABSORCION Y ADSORCION

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