DMEA Master

DMEA

Curso de entrenamiento para operadores

Agenda

Primer día: Introducción, conceptos, seguridad, descripción del proceso

Segundo día: Descripción del proceso Tercer día: Descripción del proceso Cuarto día: Operación Quinto día: Aclaración dudas,

evaluación

INTRODUCCION

Objetivo:

Obtener los conocimientos y herramientas que permitan iniciar la operación de manera eficiente y segura.

Alcance:

Principios de operación, sistemas de protección y control, escenarios operacionales.

Metodología:

Participación activa de todos.

Compartir experiencias

Preguntar inmediatamente

Sesiones contínuas de no más de 45 min.

Introducción

Propósito Retirar exceso de CO2 y H2S del gas natural

Bases de diseño Gas de entrada

Rata de flujo: 450 MMSCFD Presión: 75 kg/cm2g (1066 psig) Temperatura: 49 C (120 F) Contenido CO2 : 3.25% mol Contenido H2S : 1.35% mol

Gas de salida: Contenido CO2 : 1.0 % mol Contenido H2S : 4 ppm

Introducción

Por qué? H2S es tóxico y puede ser letal a bajas

concentraciones Cuando H2S esta presente en el gas combustible,

uno de los productos de combustión será el dióxido de azufre, el cual contamina el ambiente y es uno de los componentes de la lluvia ácida

CO2 reduce el valor calórico del gas combustible por ser no combustible

H2S y CO2 son gases ácidos. Disueltos en agua forman soluciones ácidas, las cuales son corrosivas

Introducción

Cómo? En unidades de amina Solución circulante de amina Absorbe gas ácido a altas presiones y bajas

temperaturas (contactora) Libera el gas ácido a bajas presiones y altas

temperaturas (regenerador) Proceso reversible Diagrama de bloques

Introducción

Cómo? Diferentes tipos de amina MDEA Solución diluída con agua tratada al 50% en

peso Rata de circulación: 2400 gpm

Conceptos básicos

Absorción Gas ácido Adsorción Amina Solución de amina Anti espumante ASME ASTM Gas cobertura Punto de ebullición BTU

C Coalescencia Composición Condensado Punto de rocío Equilibrio F Flash point Agua libre GPM Calor de reacción

Conceptos básicos

Sales estables al calor Transferencia de calor Calor de combustión Pesados Aceite caliente Hidratos Ion Amina pobre Amina rica Cargante pobre MAWP

Micron MMSCFD

Mol Fracción molar NACE Gas natural Ppm Pirosfórico Gas amargo Gas dulce Cargante rico Agua ácida

Química de aminas

MDEA Metil dietanolamina Amina terciaria [HO(CH2)2]N CH3

Reacción con H2S Aminas primarias, secundarias y terciarias reaccionan directa y

rápidamente con H2S disuelto para formar un sulfido de amina a una relación molar de 1 mol de H2S por un mol de amina

Reacción con CO2 Aminas primarias y secundarias reaccionan con CO2 para

formar ion carbamato que se hidroliza a carbonato y bicarbonato.

Aminas terciarias no producen ion carbamato

Química de aminas

Reacción con CO2

Requiere que el CO2 se hidrate primero a ácido carbónico, el cual entonces reacciona con la amina

Reacción lenta determina la rata MDEA

Menos corrosiva que otras aminas en ambientes de H2S / CO2(menos básica)

Iones carbamato son precursores de componentes ácidos de degradación de amina

Puede ser usada a concentraciones y cargas de ácido relativamente altas

Química de aminas

MDEA Es selectiva hacia H2S sobre CO2, por la

diferencia en kinética (velocidad) en las reacciones con CO2

Química de aminas

Principales reacciones de MDEAAbsorción de H2S

R2R’N + H2S ------- R2R’NHSH

Hidratación de CO2

CO2 + H2O ----- H2CO3 (lenta)

Absorción de CO2

R2R’N + H2CO3 ----- (R2R’NH2)2CO3 (rápida)

Formación de carbamatoNinguna

Propiedades fisicas

Seguridad

Sustancias potencialmente peligrosas Amina Aceite caliente Anti espumante Hidrocarburos líquidos y gaseosos Dióxido de carbono CO2

Sulfuro de hídrógeno H2S

Seguridad

Procedimientos Aislamientos, inhibiciones de protecciones Permisos de trabajo

Identificación de peligros potenciales Precauciones a tomar por la autoridad de área Precauciones a tomar por la autoridad ejecutante Monitoreo de atmósfera

Espacios confinados Presiones, temperaturas de trabajo Procedimientos de emergencia

Qué hacer? Contactos

Descripción del proceso

Esta unidad consta de dos sistemas: Sistema de endulzamiento de gas Sistema de regeneración de amina

Sistema de endulzamiento de gas Retirar exceso de CO2 y H2S del gas natural Contacto entre gas de entrada y solución de

amina en torre operando a alta presión y moderada temperatura


Bases de diseño Gas de entrada

Rata de flujo: 450 MMSCFD Presión: 75 kg/cm2g (1066 psig) Temperatura: 49 C (120 F) Contenido CO2 : 3.25% mol

Contenido H2S : 1.35% mol

Gas de salida: Contenido CO2 : 1.0 % mol

Contenido H2S : 4 ppm


Equipo mayor Vasijas

AC9-FA-8411A Depurador de gas amargo HP AC9-FG-8414A Depurador de gas dulce

Filtros AC9-FG-8412A Filtro/separador de gas amargo

HP Torres

AC9-DA-8413A Contactora MDEA Bombas

AC9-GA-8414A/B Bombas de agua de lavado


Gas de entrada Depurado para remover líquidos libres

arrastrados con la corriente de gas Depurador de gas amargo HP (AC-FA-8411A)

Filtrado para remover gotas de líquido y partículas sólidas

Filtro/separador de gas amargo (AC-FG-8412A)


Depuración del gas de entrada Mínima cantidad de líquidos libres en

operación normal Potencial de formación durante arranques y

pertubaciones aguas arriba Líquidos retirados mediante control de nivel Rompedor de neblina para atrapar gotas

líquidas de la corriente de gas Apéndice A, Figura 1


Filtración del gas de entrada Filtro/separador: vasija de dos etapas (Apéndice A,

Figura 2) Elementos filtrantes en la primera etapa Ciclotubos en la segunda etapa En la primera etapa ocurren tres cosas:

Partículas sólidas son capturadas y retenidas por los elementos filtrantes

Gotas grandes (>20 micrones) se acumulan en el exterior de los elementos filtrantes, coalescen y caen al fondo de la vasija

Gotas pequeñas (1 a 20 micrones) coalescen a través de los filtros y son arrastradas a la segunda etapa por el gas


Filtración del gas de entrada En la segunda etapa las gotas de líquidos son

forzadas hacia las paredes de los ciclotubos donde coalescen

Los líquidos abandonan los ciclotubos en varios puertos a lo largo del tubo y caen al fondo de la vasija

Esta etapa remueve gotas de líquido hasta de 1 micrón de tamaño

Los líquidos se recogen en el fondo de cada etapa y se drenan al cabezal de condensados HP por control de nivel


Filtración del gas de entrada Partículas sólidas se acumularán en los

elementos filtrantes La caída de presión aumentará Cambio de filtros usando by-pass con la

vasija en operación


Tratamiento de amina Apéndice A, Figuras 3 y 4 Solución de amina fluye a través de cada plato manteniendo

un nivel en cada plato antes de caer al siguiente Gas fluye hacia arriba a través de válvulas flotantes, que

permiten su paso hacia arriba pero restringen el de líquidos hacia abajo

Gas y líquido entran en íntimo contacto en cada plato, dando tiempo suficiente a la amina para absorber CO2 y H2S

El mecanismo de absorción envuelve reacciones ácido-base, las cuales generan calor


Tratamiento con amina Contactora equipada con:

Indicadores de temperatura La más alta se espera de 94C en la parte inferior de la torre,

donde la mayoría del gas ácido es absorbido Las corrientes de alimentación enfrían el tope y fondo de la torre

Puntos de alimentación alternos en platos #5 y #11 Para reducir número de platos en uso y así reducir la absorción

de CO2 cuando sea necesario (CO2 se absorbe más lentamente que H2S)

Indicador de presión diferencial Malla en la parte superior para retener amina arrastrada por la

corriente de gas


Tratamiento con amina Amina rica: recogida en el fondo de la torre Abandona la torre bajo control de nivel Tiempo de residencia: 3 min. Fluye a regeneración a 72C Gas dulce: saliendo del tope de la torre,

saturado con agua. Fluye al depurador aguas abajo a 56C

Perfil presión-temperatura en Contactora MDEA

1068

1069

1070

1071

1072

1073

1074

1075

1076

1077

Plato

Pre

sió

n (

psi

a)

0

50

100

150

200

250

Tem

per

atu

ra (

F)

PRESION TEMPERATURA

PRESION 1071 1071 107110721072 1072 1072 1072 1072 10731073 1073 1073 1073 1073 10741074 1074 1074 1074 1074 10751075 1075 1075 10751076 10761076 1076

TEMPERATURA 132 134 136 138 140 143 145 148 151 154 157 160 163 167 170 174 178 182 185 189 192 195 198 200 201 201 198 193 182 162

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30


Depuración del gas dulce Para recuperar amina arrastrada por el gas Depurador de Gas Dulce AC9-FA-8414A Gas fluyendo hacia arriba a través de cuatro platos

contactando 58gpm de agua descendiendo, agua de lavado

Diferencial de concentración de amina: I% peso vs 50% peso

Diferencial crea una fuerza que mueve el vapor de amina a la fase líquida para alcanzar una nueva condición de equilibrio


Depuración del gas dulce Concentración de amina en agua de lavado mínima por

lavado contínuo del agua de lavado con agua fresca Agua fresca entra al sistema por control de flujo a través

de FV-8414AA Agua de lavado recogida en fondo del depurador

retirada por Bombas de Agua de Lavado (AC9-GA-8414A/B) y separada en dos corrientes:

Reciclo a plato superior de depurador (50gpm) por control de flujo

A plato superior de torre contactora (8gpm) por control de nivel


Depuración del gas dulce Gas dulce lavado fluye a través de malla para

retirarle gotas de agua y abandona el tope del depurador

Condiciones de salida: 433.8 MMSCFD, 73.9 Kg/cm2, 55C 1% molar CO2, 4ppm H2S Saturado con agua

En caso de espuma en contactora, depurador mantiene amina fuera del equipo aguas abajo


Sistema de regeneración de amina Propósito

Regenerar y recircular contínuamente la solución de amina usada en la contactora MDEA

Bases de diseño Tipo de amina: Metil-dietanolamina, MDEA Concentración: 50% peso en agua tratada Rata de circulación: 2400 GPM Carga pobre: 0.006 mol gas ácido/mol amina Carga rica: 0.355 mol gas ácido/mol amina


Sistema de regeneración de amina Equipo mayor

Intercambiadores AC9-EA-8401A/B Intercambiador amina rica/pobre AC9-EA-8402A/B Rehervidores de MDEA (lados tubos)

Aeroenfriadores AC9-EC-8401A/B Enfriadores de MDEA AC9-EC-8402A/B Condensadores de reflujo de MDEA

Vasijas AC9-FA-8403A Tanque de expansión de MDEA AC9-FA-8404A Tanque de MDEA AC9-FA-8405A/B Acumuladores de reflujo de MDEA


Sistema de regeneración de amina Equipo mayor

Filtros AC9-FG-8402A Pre-filtro de MDEA pobre AC9-FG-8403A Filtro de carbón de MDEA pobre AC9-FG-8404A Post-filtro de MDEA pobre AC9-FG-8405A/B Filtros de MDEA rica

Torres AC9-DA-8402A/B Despojadoras de MDEA

Bombas AC9-GA-8402A/B/C/D Bombas de fondos de MDEA AC9-GA-8404A/B Bombas reforzadoras de MDEA AC9-GA-8405A/B/C/D Bombas de reflujo de MDEA AC9-GA-8413A/B/C Bombas de circulación de MDEA


Sistema de regeneración de aminaAmina rica fluye desde la contactora de

MDEA al sistema de regeneración de amina a una rata de 2470 GPM y condiciones de 72 C y 74.6 Kg/cm2, para el caso de diseño

Tanque de expansión de amina rica Amina abandona contactora por

control de nivel Amina rica contiene algunos hc

livianos (metano, etano) absorbidos por MDEA por la alta presión, y gas ácido

Liberación de hc y algo de gas ácido por caída de presión en LV

Gas separado en el tanque de expansión

4.6 Kg/cm2


Sistema de regeneración de amina …Tanque de expansión de amina rica

Separador trifásico Hidrocarburos forman espumas

en despojadoras Gas separado fluye por control de

presión (PV-8403A/B) a compresores reforzadores, o, si no estan disponibles, a través de PV-8403AA a la tea

Presión mínima por gas de cobertura PVC-8403AC

Hidrocarburos líquidos sobre amina rica

Rebosarán a bolsillo y fluirán al cabezal de condensados LP por control de nivel

Mínima cantidad esperada en operación normal


Sistema de regeneración de amina …Tanque de expansión de amina

rica Amina rica fluye por debajo

del bolsillo de hidrocarburos y por rebose deja el tanque de expansión por control de nivel

Amina rica se divide en dos corrientes

Cada corriente regenerada en un tren de regeneración

Corrientes de amina pobre recombinadas aguas arriba de contactora de MDEA


Sistema de regeneración de amina Tren de regeneración

Corriente de 1235 GPM de amina rica entra al tren a 72 C y 4.6 Kg/cm2

Filtración y calentamiento de amina rica

Filtrada para retirar partículas sólidas > 5 micrones en filtro de MDEA rica (AC9-FG-8405A)

Filtración mecánica para reducir tendencias de formación de espumas, corrosión por erosión, enmugramiento y taponamiento

Elementos a reemplazar cuando por alta caída de presión

By-pass para reemplazo de elementos filtrantes en línea



Filtración y calentamiento de amina rica Amina filtrada es calentada a 93 C

por intercambio de calor con amina pobre regenerada

Intercambiador de amina rica/pobre (AC9-EA-8401A)

Dos propósitos: Optimizar operación en

despojadora y reducir carga calórica al rehervidor

Enfriar amina pobre para reducir carga al enfriador de MDEA

Amina rica caliente fluye por control de flujo a través de FV-8405AA al tercer plato de la despojadora de MDEA

Control en paralelo con tren B para mantener nivel en tanque de expansión de amina rica



Despojo de gas ácido En Despojadora de MDEA (AC9-

DA-8402A). 20 platos Gas ácido absorbido despojado de

amina rica Con vapor producido en rehervidor

de MDEA por vaporización de parte del agua en la solución de amina

Amina pobre deja la despojadora por el fondo de la torre

Gas ácido abandona la despojadora por el tope de la torre

Despojadora operando a: 121 C en fondo, 94 C en cima Reflujo retorna a la cima a 49

C 0.28 Kg/cm2 (PV-8405AA)



Despojo de gas ácido Vapor despojador sube a través

de la torre Transferencia de calor a solucíón

de amina descendiente Calor promueve desabsorción de

gas ácido Vapor condensado diluye

solución de amina y retorna a rehervidor

Vapor restante actúa como arrastrador para remover gas ácido desabsorbido de la solución de amina hacia arriba

Indicador de presión diferencial



Equipo de cima de despojadora Vapor despojador fluye al

Condensador de Reflujo de MDEA (AC9-EC-8402A)

Enfriado a 49 C con aire forzado del ambiente

Mayor parte del vapor es condensado

Efluente condensador fluye a Tambor de reflujo de MDEA (AC9-FA-8405A) para separación

Vapor separado: gas ácido. CO2, H2S y vapor de agua

Gas ácido fluye del tambor por control de presión al cabezal de gas ácido

Líquido acumulado en fondo, reflujo, principalmente agua.



Equipo de cima de despojadora Reflujo bombeado del tambor

por Bombas de Reflujo de MDEA (AC9-GA-8405A/B)

Una bomba operando, otra en spare

Reflujo bombeado a tope de despojadora por control de nivel

Reflujo lava amina en vapor de los dos platos superiores y se combina con la solución de amina fluyendo hacia abajo a través del resto de la torre



Rehervidor de despojadora Solución de amina

completamente despojada de gas ácido antes de caer al plato “chimenea” (bajo plato #20)

Alimentada por gravedad al rehervidor de MDEA

Gas ácido caliente es muy corrosivo

Rehervidor diseñado para vaporizar 10% peso de su alimentación

Temperatura ebullición amina >> temp. ebullición agua

Vapor despojador Líquido remanente es amina

pobre



Rehervidor de despojadora Efluente del rehervidor a base de

despojadora de MDEA para separación

Amina pobre se acumula en el fondo de la torre

Vapor despojador fluye hacia arriba a través de los platos para despojar el gas ácido de la corriente de solución de amina descendiente

Aceite caliente: fuente de calor para el rehervidor

Calentamiento indirecto protege amina de puntos calientes y subsecuente degradación térmica asociadas con fuego directob



Enfriamiento de amina pobre Bombeada y presurizada a 5.3

Kg/cm2 por Bombas de fondos de MDEA (AC9-GA-8402A/B)

Enfriada a 101 C por intercambio con amina rica en Intercambiador amina rica/pobre (AC9-EA-8401A)

Más enfriada a 52 C por intercambio con aire forzado del ambiente en Enfriador de MDEA (AC9-EC-8401A)

Amina pobre enfriada fluye a través de válvula de control de nivel de despojadora de MDEA (LV-8402AA), se mezcla con la amina pobre del Tren de Regeneración B, y entra al tanque de MDEA


Sistema de regeneración de amina Filtración y succión de amina pobre

Amina pobre combinada de trenes de regeneración A y B entra al Tanque de MDEA (AC9-FA-8404A)

Tanque provee cabeza al sistema de amina

Bombeada y presurizada a 2.5 Kg/cm2 por bombas reforzadoras de MDEA (AC9-GA-8404A/B)

Amina pobre presurizada dividida en dos corrientes:

Aprox. 15% de amina pobre, 357GPM, a filtración y de regreso a Tanque de MDEA



Resto, 2400 GPM, alimenta las Bombas de Circulación de MDEA (AC9-GA-8413A/B/C),

Bombas movidas por turbinas la presurizan a 77.8 Kg/cm2.

Rata de circulación controlada por FV-8413AD aguas abajo de las bombas

Amina presurizada pobre entra al tope de la torre contactora de MDEA sobre el plato #1, #5 o #11, completando el lazo



Filtración Pre-Filtro de MDEA pobre (AC9-FG-

8402A) Filtro mecánico, remueve

partículas > 5 micrones Para reducir tendencia de

formación de espumas, corrosión por erosión, enmugramiento y taponamiento

Igual al filtro de MDEA rica. Cartuchos a reemplazarse por alta presión diferencial

Fitro de carbón (AC9-FG-8403A) Post-Filtro de MDEA pobre (AC9-FG-

8404A) Filtro mecánica, atrapa finos de

carbón que pueden erosionar internos de bombas

Igual al filtro de MDEA rica y el pre-filtro de MDEA pobre


Sistema de regeneración de amina Reposición de Agua

Pérdida contínua de agua Corrientes de salida de la unidad (gas dulce, gas

liberado, gas ácido) más saturadas de agua que a la entrada

Nivel del Tanque de MDEA usado para monitorear pérdidas de agua

Agua de reposición añadida al Depurador de Gas Dulce a través de FV-8414AA para mantener un nivel más o menos constante en el Tanque de MDEA


Sistema de regeneración de amina Reposición de Agua

Rata de reposición: aprox. 8 GPM Calidad mínima:

TSS: < 100 ppmw Dureza total: < 50 ppmw Cloruros: < 2 ppmw Sodio: < 3 ppmw Potasio: < 3 ppmw Hierro: < 10 ppmw


Sistema de regeneración de amina Reposición de Amina

Pérdidas mínimas normalmente Espumas o fuga pueden ocurrir En baches para mantener concentración

entre 48-52% peso Añadida a línea de amina pobre a la entrada

del Tanque de MDEA


Sistema de regeneración de amina Gas de cobertura

Provisión para suministro a tres puntos: Tanque de expansión de MDEA, por control de presión a través de

PCV-8403AC cuando se requiera. Arranques y paradas. Normalmente, no.

Líneas de vapor de cima de Despojadoras de MDEA por control de presión a través de PCV-8405AB/BB. Para mantener presión positiva durante paradas cuando las torres se enfrían y el vapor se condensa. Normalmente, no.

Tanque de MDEA, por control de presión a través de PCV-8404AB. Exceso de cobertura a tea a través de PCV-8404AA. Para mantener presión de succión de bombas de circulación de MDEA entre 0.7-1.0 Kg/cm2, dependiente del nivel del tanque.


Sistema de regeneración de amina Antiespumante

Puede ser inyectado en la amina pobre a la entrada de la contactora de MDEA (cerca de FV-8413AD), y a la amina rica a la entrada de los intercambiadores rica/pobre

Sólo cuando sea necesario, por no más de 10 minutos cada vez

Exceso puede causar problemas operacionales y de mantenimiento



Variables importantes para regeneración Generación de vapor despojador

Generado en rehervidor de MDEA y separado dentro de la despojadora

Cantidad generada no medida directamente Controlable indirectamente controlando rata de flujo de aceite

caliente (FIC-8402AB) Cantidad de gas ácido dejado en la amina pobre: cargante

pobre Rata de flujo de aceite ajustada para obtener un cargante

pobre de 0.006 mol gas ácido / mol amina



Variables importantes para regeneración Temperatura de salida del rehervidor

Debería ser normalmente al menos 116 C Para proveer vapor despojador suficientemente caliente para

calentar la solución de amina en la torre A menores temperaturas la eficiencia de las reacciones de

desabsorción disminuye y es más difícil regenerar la solución de amina

No debería exceder 116 C, para evitar degradación de amina, la cual aumenta significativamente a temperaturas mayores

Temperatura de salida medida en TI-8402AB



Variables importantes para regeneración Temperatura de salida del rehervidor

No controlada por flujo de calor al rehervidor Indirectamente controlada por presión de operación de la

despojadora Operadores a ajustar presión de despojadora de MDEA para

mantener la temperatura de salida del rehervidor dentro del rango recomendado de 116 a 126 C

La cantidad de vapor despojador generada es controlada indirectamente ajustando la cantidad de calor al rehervidor y su temperatura indirectamente ajustando la presión de la despojadora de MDEA

DMEA Master

Documents

Transcript of DMEA Master