Planta de Remoción de Mercurio en El Gas Natural

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PLANTA DE REMOCIÓN DE MERCURIO EN EL GAS

NATURAL

INTRODUCCIÓN

El mercurio es un componente traza (naturalmente) de los combustibles fósiles

como el gas natural, carbón, petróleo crudo, condensados del gas y de las arenas alquitranadas. El mercurio está presente en el gas de pozo en concentraciones usualmente inferiores a 100 mg/m!, si bien se "a informado #alores mayores. $as formas de mercurio%

• Elemental

• &rgánico (metilmercurio, dimetil mercurio)

• 'norgánico (nitrato de mercurio y el sulfuro de mercurio)

El mercurio es un contaminante natural que pro#iene del reser#orio (usualmente su presencia no se monitorea en la etapa de desarrollo del yacimiento). e adsorbe al metal en% instalaciones de fondo, cabeza de pozo, line pipe y en toda la planta de tratamiento (*+ o *). -unque idealmente debera ser remo#ido tan cerca del reser#orio como se pueda, en la práctica si se conoce su presencia, se remue#e en la entrada a la planta (*+) o más usualmente aguas abao del separador, en la corriente gaseosa.

na #ez que el mercurio ingresa a la planta (*+ o *) su remoción es prácticamente imposible y requiere tratamientos qumicos costosos. $os procesos de tratamiento "abituales de gas natural remue#en mercurio pero no en forma total, la diferencia queda retenida en planta o pasa a las fases lquidas que egresen tambin de la planta

El #apor de mercurio no está clasificado como cancergeno aunque el mercurio y sus compuestos son contaminantes neurotó2icos, tanto la ingesta como la absorción drmica resultan en disfunciones neurológicas.

MECANISMOS DE DEGRADACIÓN

$os mecanismos por los cuales el 3g puede degradar las aleaciones de aluminio son básicamente tres%

4 -malgamación.

4 orrosión de amalgama. 4 5ragilización por metal lquido.

A) AMALGAMACIÓN

Es el proceso por el cual el 3g forma soluciones lquidas con metales tales como -l, n, -u, -g y 6n. o requiere agua para desarrollarse. En el caso del -l, la

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7$a pelcula de ó2ido formada natural o intencionalmente sobre su superficie le confiere cierta protección. i bien esta capa protectora no es completamente "omognea y puede tener defectos, la tensión superficial del 3g dificulta su penetración.

7 $a solubilidad de -l en la amalgama es baa, y se necesitan en consecuencia cantidades significati#as de 3g para disol#er una peque8a porción de -l. e manifiesta como un picado o un decapado superficial.

B) CORROSIÓN DE AMALGAMA

&curre cuando el 3g y el aluminio se amalgaman en presencia de "umedad% 3g 9 -l : 3g(-l) (amalgamación)

3g(-l) 9 ; 3<& : -l<&!.!3<& 9 ! 3< 9 3g 3g 9 -l : 3g(-l) (amalgamación)

=ado que el 3g se regenera, la reacción es auto4propagante en la medida en que e2ista agua.

•

La diferencia entre la

amalgamación simple

y la corrosión de

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amalgama, es que é

sta

requiere agua y se propaga con cantidades min>sculas de 3g. Estas condiciones pueden presentarse durante las operaciones de mantenimiento o desescarc"ado de la unidad.

• i e2isten suficiente "umedad y 3g, la penetración es rápida, aunque no tanto

como en el

mecanismo de fragilización que #eremos despus.

• o es un modo "abitual de falla debido a que en general no "ay contacto entre el

3g lquido

y la "umedad o el agua.

• &casionalmente en la inspección con el baroscopio se #en picaduras en

m>ltiples, con

apariencia de puntos blancos.

NIVELES ACEPTA

NIVELES ACEPTABLES

BLES DE MERCURIO

DE MERCURIO

ara plantas criognicas de gas con equipamiento de aluminio, son generalmente aceptadas las siguientes recomendaciones sobre el contenido de 3g del gas de alimentación%

oncentraciones inferiores a 0,01 mg/m!% son admisibles sin tomar precaución alguna.

oncentraciones entre 0,01 y 0,1mg/m!% son admisibles siempre que los equipos construidos en aleación de aluminio estn dise8ados para soportar la agresión del mercurio.

oncentraciones superiores a 0,1 mg/m!% deben tratarse con remo#edor especfico.

IMPACTO EN ACEROS

SITIOS DE ACUMULACIÓN DEL MERCURIO

ADSORCIÓN

• Es una obser#ación com>n que el contenido de 3g del gas disminuye a medida

que aumenta el

tiempo de residencia del gas en una tubera de acero. or eemplo, se "a reportado que un tramo de 110 ?m el 3g se reduo de @0 a <0 mg/m!.

• Este fenómeno se debe a que el 3g transportado por el gas es adsorbido

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ó2idos y sulfuros de "ierro e2istentes en las paredes internas de las ca8eras, sin formar amalgama. arte del 3g adsorbido reacciona para formar compuestos no #olátiles, principalmente 3g si está presente el 3<.

• imilar acumulación de 3g se "a obser#ado en paredes de esferas de

almacenamiento de gas licuado de petróleo.

o e2isten relaciones que permitan predecir el grado de contaminación de una instalación de acero a partir de las condiciones operati#as.

in embargo, de las obser#aciones efectuadas se pueden e2traer algunas conclusiones%

$os ductos y equipos adsorberán 3g independientemente de la concentración de 3g del gas.

o se conoce un lmite superior para la cantidad de 3g que puede acumularse por unidad de superficie de acero.

$as tuberas nue#as adsorben más 3g que las antiguas, dado que a medida que la tubera en#eece, los sitios de la superficie disponibles para la quimisorción disminuyen.

En acero ino2idable, la cantidad de 3g adsorbida es siempre menor que en acero al carbono.

Aiesgo de degradación del acero pro#ocada por mercurio

• o se conocen casos de fallas de tuberas o equipamiento de acero en plantas

atribuidos

directa o indirectamente al 3g transportado por el gas, ya sea por fragilidad inducida por metal lquido o por corrosión acuosa.

TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL PARA REMOVER MERCURIO

(HG) MUESTREO

->n no e2iste información precisa sobre la forma en que el mercurio se distribuye cuando un fluo de lquido, tal como condensados de gas natural, es fraccionado. on un ni#el de mercurio tan bao, obtener análisis precisos requiere el má2imo cuidado. $o ideal es obtener una muestra representati#a de una lnea de procesoB requiere una sonda para muestras especiales, como muestra en la 5igura 1. 'ncluso una peque8a cantidad de sólidos presentes en el sistema de muestreo que afectan a las lecturas por un tiempo muy largo

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SISTEMA DE MONITOREO PARA GAS NATURAL

El +as natural a menudo contiene mercurio en concentraciones que #aran desde abao de1 a arriba de 10000 Cg/m!. El mercurio es tó2ico y potencialmente perudicial% se puede corroer o fragilizar componentes de la planta de gas. $as plantas de gas natural remue#en el mercurio con las unidades de absorción de mercurio (DAs). DAs usan absorbedores de cama fia, a menudo con azufre impregnado en carbono u otros quemisorbentes como material acti#o. El istema de Donitoreo de Dercurio es una "erramienta ideal para determinar la eficacia de cada DA en tiempo real y necesario para el buen seguimiento y control de las concentraciones de mercurio en el gas natural durante la producción y transformación.

MERCURY INSTRUMENTS

3a dise8ado un sistema de #igilancia automática y continua de los ni#eles de mercurio en gas natural y otros gases inflamables. 'nstalamos el analizador de mercurio (y accesorios como un calibrador) presión en un recinto que está aprobado para su uso incluso en zonas peligrosas (-*E, EE2). n acalorado sistema toma la muestra y la conduce "asta el analizador a tra#s de tubos de acero ino2idable que "a sido superficialmente tratado para ultra4baa absorción. uenta con un sensor de gas que cerrará el sistema y detendrá el fluo de gas de la muestra, si se detecta cualquier fuga.

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DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS

Aeactor de remoción de mercurio.4 El reactor es un recipiente #ertical que tiene en su parte interna lo siguiente% En la parte superior se encuentra una capa de esferas que tiene la función de retener los "idrocarburos pesados (parafinas). $uego contin>a el lec"o de adsorción de mercurio compuesto por una capa de material reacti#o, que es el encargado de reducir el contenido de mercurio del gas mediante un proceso de reacción qumica no re#ersible. El absorbente es no regenerati#o. =ebao del lec"o del material reacti#o se encuentran dos capas de esferas inertes de material cerámico de diferentes diámetros, en el cabezal inferior del recipiente se encuentra relleno de esferas cerámicas inertes.

5iltro de partculas.4 ir#en para poder e#itar arrastre de sólidos desde los reactores a todos los equipos aguas debao de la unidad de A.

-eroenfriador.4 ir#en para enfriar la corriente de gas que fue precalentado por el intercambiador de calor, de esa manera la temperatura del gas de salida de la A es igual a la temperatura del gas de entrada de la A.

=escripción del proceso.4 El gas que sale del separador de entrada, entra al filtro coalescedor de entrada a la A, donde se retiene el "idrocarburo que pueda ser arrastrado por el gas, luego entra al intercambiador de calor donde sufre un peque8o sobrecalentamiento del gas en el orden de < a F

MÉTODO DE ELIMINACIÓN DE MERCURIO

$os adsorbentes 3g'G fueron creados para eliminar el mercurio en tamices moleculares e2istentes en las unidades de adsorción. Ha que las plantas criognicas tienen la necesidad de contar con secador de tamiz molecular, estas ya e2isten en la mayora de las plantas de recuperación de gas natural lquido.

$os -dsorbentes moleculares son 3g'G productos tamiz que contienen plata (-g) en la superficie e2terior de la pastilla tamiz molecular.

El mercurio del fluido de proceso (ya sea gas o lquido) se amalgama con la plata, y un fluido libre de mercurio del proceso en seco se obtiene.

Aesultados de la secadora en la eliminación tanto de la carga de aguas de dise8o y el mercurio, sin necesidad de una secadora más grande. El mercurio y el agua son regeneradas a partir de la 3g'G adsorbentes con las tcnicas con#encionales de gas de la secadora.

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5sicamente, los adsorbentes 3g'G tienen una apariencia similar a la con#encional de tamices moleculares. Ellos están dispuestos en un reborde o con un aspecto granulado. Estos adsorbentes 3g'G se cargan en un adsorción de buques de la misma manera que son con#encionales tamices moleculares. o "ay necesidad de cuidados especiales, tales como el uso de nitrógeno cubriendo durante la instalación

OPCIONES DE PROCESO

ADSORBENTES

3g'G adsorbentes se pueden utilizar en una unidad independiente o en combinación con a granel, no reno#ables lec"os de eliminación de mercurio en el circuito de regeneración de gas. $os lec"os adsorbentes no reno#ables son eficaces para la eliminación de mercurio en grandes cantidades, pero muc"as #eces no prestan la eliminación del mercurio total. n proceso independiente se muestra en la 5igura. En esta opción de proceso, el mercurio es eliminado de la

corriente de alimentación, y dea el proce so como una corriente lquida por separado

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REGENERACIÓN DEL GAS NATURAL

n n>mero de tcnicas disponibles para proteger las partes de la planta criognica, producer +$ sin mercurio, y e#itar el mercurio pase al sistema de combustible o en las #entas la lnea de gas. n sistema de este tipo se muestra en la 5igura. -qu, la regeneración pasado de gas, despus de "aber sido enfriado y se pasa a tra#s de un separador, se en#a a tra#s de una cama peque8a de absorbente, como el carbón acti#ado de azufre4cargado. ólo una peque8a cama es necesaria por dos razones. $a corriente de gas de regeneración es muc"o más peque8a en #olumen que la corriente del proceso. or otra parte, sólo la eliminación masi#a de mercurio es necesario. $a concentración de mercurio no es necesario a ni#el inferior al del gas entrante. Esto significa que preocuparse por la contención del mercurio en la zona de reacción en la cama de eliminación de mercurio no reno#able no es necesario. i bien #arias opciones tcnicas disponibles para eliminar el mercurio del gas de regeneración, a la fec"a ninguna de las compa8as de gas natural para el tratamiento de mercurio "an optado por eliminar el mercurio de esta corriente.

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