TECNOLOGA DEL GAS NATURAL I

1. INTRODUCCIONEn el presente informe se tratar sobre los efectos que produce la presencia de Mercurio (Hg) en los procesos del gas natural as como tambin la forma de control y eliminacin de este contaminante; para ello se definir el mercurio y sus concentraciones, el impacto sobre el aluminio y acero, y las iniciativas regionales e internacionales para controlar el mercurio.2. OBJETIVOS Reconocer el impacto que causa el mercurio sobre el aluminio y el acero. Determinar cules son los mtodos de eliminacin del mercurio del Gas Natural.3. MARCO TEORICO3.1. DEFINICIN DEL MERCURIOMercurio est presente en el gas de pozo en concentraciones usualmente inferiores a 100 g/Nm3, si bien se ha informado valores mayores. Las formas de mercurio: Elemental Orgnico (metilmercurio, dimetil mercurio) Inorgnico (nitrato de mercurio y el sulfuro de mercurio) El mercurio es un contaminante natural que proviene del reservorio (usualmente su presencia no se monitorea en la etapa de desarrollo del yacimiento). Se adsorbe al metal en: instalaciones de fondo, cabeza de pozo, line pipe y en toda la planta de tratamiento (PTG o PTC). Aunque idealmente debera ser removido tan cerca del reservorio como se pueda, en la prctica si se conoce su presencia, se remueve en la entrada a la planta (PTG) o ms usualmente aguas abajo del separador, en la corriente gaseosa. Una vez que el mercurio ingresa a la planta (PTG o PTC) su remocin es prcticamente imposible y requiere tratamientos qumicos costosos. Los procesos de tratamiento habituales de gas natural remueven mercurio pero no en forma total, la diferencia queda retenida en planta o pasa a las fases lquidas que egresen tambin de la planta.

El vapor de mercurio no est clasificado como cancergeno aunque el mercurio y sus compuestos son contaminantes neurotxicos, tanto la ingesta como la absorcin drmica resultan en disfunciones neurolgicas.

3.2. EFECTO DEL MERCURIO SOBRE METALES3.2.1. Impacto en aleaciones de aluminio

La razn principal para eliminar el mercurio del gas natural es la proteccin de aluminio aguas abajo en los intercambiadores de calor, como los utilizados en las plantas criognicas, recuperacin de hidrocarburos de gas natural y en plantas de licuefaccin de gas natural. El mercurio ha causado numerosas fallas en intercambiadores de aluminio. Esto amalgamado con el aluminio, resultando en una falla mecnica y las fugas de gas. Dado que el nivel de mercurio que se puede tolerar no est establecido, la mayora de los operadores quieren removerlo totalmente. Es decir; eliminar a un nivel donde no pueda ser detectada con la capacidad analtica disponible.

En la actualidad, esto significa reducir el mercurio a menos de 0,01 g/Nm3, que corresponde alrededor de 1 ppm en volumen.La falla de equipamiento de aluminio en plantas procesadoras de gas natural o de etileno causada por Hg lquido es un fenmeno conocido y documentado. Comenz a estudiarse de modo sistemtico a partir de una falla catastrfica ocurrida en un intercambiador de calor de aluminio de una planta de gas licuado en Skikda, Argelia, en 1973.Fallas importantes han ocurrido, por ejemplo en: - Moomba, sur de Australia, planta LNG (1/1/04) - Skikda, Argelia, planta LNG (19/1/04)

Falla catastrfica en la planta de Skikda (19/01/04)Fuente: The 50 Major Engineering Failures (1977-2007)

3.2.1.1. Mecanismos de degradacin

Los mecanismos por los cuales el Hg puede degradar las aleaciones de aluminio son bsicamente tres: Amalgamacin. Corrosin de amalgama. Fragilizacin por metal lquido.

a) AmalgamacinEs el proceso por el cual el Hg forma soluciones lquidas con metales tales como Al, Sn, Au, Ag y Zn. No requiere agua para desarrollarse. En el caso del Al, la formacin de amalgama enfrenta dos problemas: La pelcula de xido formada natural o intencionalmente sobre su superficie le confiere cierta proteccin. Si bien esta capa protectora no es completamente homognea y puede tener defectos, la tensin superficial del Hg dificulta su penetracin.

La solubilidad de Al en la amalgama es baja, y se necesitan en consecuencia cantidades significativas de Hg para disolver una pequea porcin de Al.

b) Corrosin de amalgamaOcurre cuando el Hg y el aluminio se amalgaman en presencia de humedad:

Hg + Al Hg(Al) (amalgamacin) Hg(Al) + 6 H2O Al2O3.3H2O + 3 H2 + Hg Hg + Al Hg(Al) (amalgamacin) Dado que el Hg se regenera, la reaccin es auto-propagante en la medida en que exista agua. La diferencia entre la amalgamacin simple y la corrosin de amalgama, es que sta requiere agua y se propaga con cantidades minsculas de Hg. Estas condiciones pueden presentarse durante las operaciones de mantenimiento o desescarchado de la unidad. Si existen suficiente humedad y Hg, la penetracin es rpida, aunque no tanto como en el mecanismo de fragilizacin. No es un modo habitual de falla debido a que en general no hay contacto entre el Hg lquido y la humedad o el agua. Ocasionalmente en la inspeccin con el baroscopio se ven picaduras en mltiples, con apariencia de puntos blancos.

3.2.1.2. Niveles aceptables de mercurioPara plantas criognicas de gas con equipamiento de aluminio, son generalmente aceptadas las siguientes recomendaciones sobre el contenido de Hg del gas de alimentacin: Concentraciones inferiores a 0,01 g/Nm3: son admisibles sin tomar precaucin alguna. Concentraciones entre 0,01 y 0,1g/Nm3: son admisibles siempre que los equipos construidos en aleacin de aluminio estn diseados para soportar la agresin del mercurio. Concentraciones superiores a 0,1 g/Nm3: deben tratarse con removedor especfico.

3.2.2. Impacto en aceros Adsorcin Es una observacin comn que el contenido de Hg del gas disminuye a medida que aumenta el tiempo de residencia del gas en una tubera de acero.

Este fenmeno se debe a que el Hg transportado por el gas es adsorbido qumicamente por los xidos y sulfuros de hierro existentes en las paredes internas de las caeras, sin formar amalgama. Parte del Hg adsorbido reacciona para formar compuestos no voltiles, principalmente HgS si est presente el H2S.

De las observaciones efectuadas se pueden extraer algunas conclusiones: Los ductos y equipos adsorbern Hg independientemente de la concentracin de Hg del gas. No se conoce un lmite superior para la cantidad de Hg que puede acumularse por unidad de superficie de acero. Las tuberas nuevas adsorben ms Hg que las antiguas, dado que a medida que la tubera envejece, los sitios de la superficie disponibles para la quimisorcin disminuyen. En acero inoxidable, la cantidad de Hg adsorbida es siempre menor que en acero al carbono.

3.3. TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL PARA REMOVER MERCURIO (HG)3.3.1. MuestreoAn no existe informacin precisa sobre la forma en que el mercurio se distribuye cuando un flujo de lquido, tal como condensados de gas natural, es fraccionado.Con un nivel de mercurio tan bajo, obtener anlisis precisos requiere el mximo cuidado. Lo ideal es obtener una muestra representativa de una lnea de proceso; requiere una sonda para muestras especiales.

3.3.2. Sistema de Monitoreo para Gas NaturalEl Gas natural a menudo contiene mercurio en concentraciones que varan desde abajo de1 a arriba de 10000 g/m3. El mercurio es txico y potencialmente perjudicial: se puede corroer o fragilizar componentes de la planta de gas. Las plantas de gas natural remueven el mercurio con las unidades de absorcin de mercurio (MRUs). MRUs usan absorbedores de cama fija, a menudo con azufre impregnado en carbono u otros quemisorbentes como material activo. El Sistema de Monitoreo de Mercurio es una herramienta ideal para determinar la eficacia de cada MRU en tiempo real y necesario para el buen seguimiento y control de las concentraciones de mercurio en el gas natural durante la produccin y transformacin.3.3.2.1. Mercury Instruments

Una unidad de remocin de Mercurio (MRU) en una plataforma offshore. La MRU reduce el mercurio en el flujo del gas natural va una cama de carbn sulfurizado activado. La concentracin de Mercurio a la salida de las tuberas es monitoreada que sea menos que 10ng /m3; este nivel es considerado peligroso para los componentes de las plantas del Downstream.Sistema de monitoreo para Gas Natural, con unidad de calibracin automtica.

Sistema de acondicionamiento de muestra (SCS) para gas Natural. La SCS est instalada cerca al punto de muestreo y reduce la presin de las condiciones de proceso a 1-2 bar. el mtodo de construccin asegura que la concentracin d mercurio en el flujo de la muestra permanezca inalterado cuando fluye atreves del SCS.

Muestreo y determinacin de mercurio: ISO 6978-1; ASTM 5954

El MMS es la herramienta perfecta para el monitorear la eficiencia de las unidades de remocin de mercurio y verificar la baja concentracin en el gas procesado.

El MMS (sistema de monitoreo de mercurio) instalado en una planta separadora de Gas, donde el mercurio debe ser removido del gas natural para evitar la corrosin de los intercambiadores de calor de aluminio y para producir corrientes de producto libre de mercurio.

3.4. MTODO DE ELIMINACIN DE MERCURIOHgSIV adsorbentes se pueden utilizar en una unidad independiente o en combinacin con a granel, no renovables lechos de eliminacin de mercurio en el circuito de regeneracin de gas. Los lechos adsorbentes no renovables son eficaces para la eliminacin de mercurio en grandes cantidades, pero muchas veces no prestan la eliminacin del mercurio total. Un proceso independiente se muestra en la Figura. En esta opcin de proceso, el mercurio eseliminado de la corriente de alimentacin, y deja el proceso como una corriente lquida por separado.

Los adsorbentes HgSIV fueron creados para eliminar el mercurio en tamices moleculares existentes en las unidades de adsorcin. Ya que las plantas criognicas tienen la necesidad de contar con secador de tamiz molecular, estas ya existen en la mayora de las plantas de recuperacin de gas natural lquido, Este adsorbente contiene plata (Ag). El mercurio del fluido de proceso (ya sea gas o lquido) se amalgama con la plata, y un fluido libre de mercurio del proceso en seco se obtiene.

3.4.1. Regeneracin del gas naturalUn nmero de tcnicas disponibles para proteger las partes de la planta criognica, produce GLP sin mercurio, y evita que el mercurio pase al sistema de combustible o en las ventas de la lnea de gas. Un sistema de este tipo se muestra en la Figura. Aqu, la regeneracin pasado de gas, despus de haber sido enfriado y se pasa a travs de un separador, se enva a travs de una cama pequea de absorbente, como el carbn activado de azufre-cargado. Slo una pequea cama es necesaria por dos razones. La corriente de gas de regeneracin es mucho ms pequea en volumen que la corriente del proceso. Por otra parte, slo la eliminacin masiva de mercurio es necesario. La concentracin de mercurio no es necesario a nivel inferior al del gas entrante. Esto significa que preocuparse por la contencin del mercurio en la zona de reaccin en la cama de eliminacin de mercurio no renovable no es necesario. Si bien varias opciones tcnicas disponibles para eliminar el mercurio del gas de regeneracin, a la fecha ninguna de las compaas de gas natural para el tratamiento de mercurio han optado por eliminar el mercurio de esta corriente.

4. CONCLUSIONES El mercurio debe monitorearse en las primeras etapas de desarrollo de yacimiento junto a otras propiedades del gas natural.

Toda remocin fsica o qumica debe preverse tan cerca como sea posible de la boca de pozo (reservorio).

Debe medirse mercurio en todas las fases de los procesos de tratamiento del gas natural.

Si el mercurio est presente y no se remueve, contamina todas las instalaciones y obliga a medidas especiales operativas y ocupacionales.

Si el mercurio est presente y se remueve, debe preverse el monitoreo del proceso de remocin en forma peridica, ya que los procesos no criognicos son selectivos a ciertas especies.

5. BIBLIOGRAFIAhttp://www.greenfacts.org/es/mercurio/n-3/mercurio-6.htmhttp://www.cabotcorp.com.co/solutions/applications/flue-gas-treatment/mercury-removal