Sistemas de Separação de Petróleo no Processamento Primário de Petróleo: Tratamento de gás ácido no processamento primário

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO DE JANEIRO – CAMPUS SÃO GONÇALO

JOÃO GABRIEL FONSECA

LARISSA REIS

LUIZA BASÍLIO

MILENA SANTOS

Sistemas de Separação de Petróleo no Processamento Primário de Petróleo:

Tratamento de gás ácido no processamento primário

São Gonçalo - RJ

Outubro-2016

ÍNDICE

1. Introdução......................................................................................................... 03

1. Objetivo ............................................................................................................ 03

1. Descrição dos processos.....................................................................................03

3.1 Absorção Física.............................................................................................03-04

3.2 Absorção Química........................................................................................04-07

3.3 Membranas Anisotrópicas...........................................................................07-10

3.4 Sulfatreat.......................................................................................................10-12

1. Conclusão.......................................................................................................... 12

1. Fontes de Pesquisa............................................................................................ 13

---

Introdução

A corrente gasosa presente nos separadores é baseada em uma mistura de hidrocarbonetos leves tendo em sua composição de metano até hidrocarbonetos parafínicos com sete átomos de carbono, além de possuir teores de gás sulfídrico, nitrogênio, dióxido de carbono e vapor d’agua. O tratamento do gás ocorre através de conjunto de processos (Químicos e Físicos) ao qual o gás deve ser sujeitado, tendo como objetivo a redução ou remoção dos contaminantes para assim poder atender as conformidades do mercado, transporte e segurança ou até mesmo para processamento posterior. Os dois principais procedimentos para o tratamento do gás são a desidratação e a remoção dos gases ácidos.

O objetivo principal para a remoção de gases ácidos (CO2 e compostos de enxofre) na produção do gás natural são: especificar o gás para comercialização, segurança operacional e diminuir a corrosão do sistema. Os processos mais utilizados são:

Tratamento com solução MEA é o processo mais tradicional e muito utilizada para a remoção de CO2 e H2S.

Adsorção através de peneiras moleculares, tem sido a mais utilizada nas refinarias com o intuito de purificar o hidrogênio.

Permeação por membranas poliméricas está sendo utilizada na separação de gases.

Objetivo

Analisar os processos mais usuais de tratamento de gases ácidos (H2S e CO2) presentes no gás natural obtido pelas refinarias/petrolíferas.

Descrição dos Processos

Absorção Física

Na absorção física os solventes físicos absorvem o CO2 em elevadas pressões, devido a isto, a absorção física é favorecida. Logo, neste processo o CO2 tem a possibilidade de ser separado na regeneração simplesmente reduzindo a pressão do sistema. Então, usasse pouca energia.

Em comparação a absorção química, a absorção física é mais rentável para a empresa. Entretanto, a eficiência de absorção é inferior comparada aos solventes químicos, logo, a taxa de circulação do solvente é inferior, fazendo com que os custos sejam superiores aos custos da absorção química.

As técnicas utilizadas na absorção física são parecidas as de absorção química, onde o processo é focado na separação do CO2 em gás natural e indústrias químicas. Segundo a lei de Henry (para misturas de gases ideais), o solvente físico tem a capacidade de absorver os gases ácidos através da pressão parcial. Obtendo-se uma relação linear da concentração na fase líquida com a pressão parcial do gás.

Normalmente o solvente físico é estável e possui uma boa seletividade além de ser capaz de absorver CO2 e pouquíssima capacidade para que remover outros constituintes primários do fluxo de gás. Grande parte dos solventes físicos utilizados são orgânicos e possuem elevados pontos de ebulição e pequenas pressões de vapor a temperatura ambiente. Além do já dito, devem possuir baixa ou moderada higroscopicidade, baixa viscosidade e pouco corrosivos. A tabela a seguir compara de forma resumida os solventes químicos e físicos. [pic 1]

Exemplos de solventes físicos: Selexol, Rectisol, Purisol e Solvente de Flúor.

Tratamento com Solução de Amina (Absorção Química)

1. Soluções de Amina

As soluções de amina são comumente utilizadas em processos de tratamento de correntes gasosas presentes no gás natural e em várias refinarias e indústrias petroquímicas. A regeneração destas soluções é de extrema relevância para a preservação do ambiente e também pelo seu potencial de uso em variados processos industriais (Exemplo.: produção de sulfetos e ureia).

As vantagens destes processos, onde há a regeneração das soluções de amina. São a remoção completa de gases ácidos a altas concentrações (associados também a altas taxas de fluxo de gás) sem desgaste do reator, custo operacional (por massa de enxofre removido) inferior a outros métodos e outras grandes quantidades de combinações orgânicas de enxofre podem ser removidas quando um solvente físico é acrescentado a solução de amina.

Apesar de diversos solventes orgânicos serem ideais para a recuperação do CO2 e H2S, suas utilidades são limitadas pelos seguintes critérios:

• O solvente deve ter uma capacidade de equilíbrio dos gases ácidos diversas vezes maior que a água;
• Ter baixa viscosidade e pressão de vapor para viabilizar operações com excessivas perdas de evaporação;
• Ter processos de regeneração fáceis e completos;
• Menos corrosivo que os metais comuns;
• Ter reatividade seletiva com compostos ácidos das correntes gasosas; e
• Possuir lento mecanismo degradativo.

Normalmente, as soluções de amina utilizadas em muitos processos de absorção química são alcanolaminas. As soluções que fornecem melhores resultados são a monoetanolamina (MEA), dietanolamina (DEA), metildietanolamina (MDEA), diisopropanolamina (DIPA) e a diglicolamina (DGA).

O tratamento de gás ácido com soluções de MEA é o método mais tradicional e amplamente utilizado para remoção dos gases carbônico e sulfídrico, que costumam estar presentes no gás – este último pode ter sido originado devido a ação de Bactérias Redutoras de Sulfato (BRS). É a solução ideal para o tratamento de gases a baixa pressão de vapor. Seu baixo peso molecular favorece a absorção em baixas concentrações. Contudo, para baixas concentrações de tais ácidos gases, o processo de tratamento destes gases é substituído pelo uso de materiais metalúrgicos nos equipamentos, da fase de produção, adequados para minimizar os efeitos corrosivos. No caso do ácido sulfídrico também pode-se optar pela injeção produtos químicos sequestrantes.