Tarea No.5Combustibles lquidos
En base al caso discutido en clase sobre la refinacin del
petrleo, desarrolle como caso que, en vez de usar como materia
prima el petrleo crudo (lquido) para la produccin de combustiblesse
utilice, a su eleccin, gas natural (gaseoso) o carbn (slido). Use
los esquemas o mtodos de anlisis vistos hasta la fecha.
Materia prima seleccionada: Gas Natural
El anlisis de la produccin de combustibles utilizando gas
natural se analizar mediante el siguiente S.I.P.Q:
1) Materias Primas a) Origen 3: El origen del gas natural y del
crudo se ha debatido por los gelogos y qumicos durante mucho
tiempo. La teora generalmente ms aceptada es la que dice que el gas
natural se ha formado por medio de una accin qumica en la tierra
que involucr organismos marinos que fueron enterrados en las arenas
de lo que era la costa en ese entonces.
A medida que los aos pasaron, estas arenas se asentaron muy
lentamente y fueron superpuestas con sedimentos que se convirtieron
en cientos de pies de profundidad. A medida de que esta sobrecarga
se increment, la presin resultante y el calor solidificaron algo de
la arena y otros materiales en formaciones de rocas.
A medida que pas el tiempo, algunas de estas reas nuevamente
fueron levantadas y luego instaladas bajo el agua, donde otra capa
de organismos marinos form otra capa de arena de gas. Estos
levantamientos y sumergimientos se repitieron varias veces a lo
largo de millones de aos, como ha sido evidenciado por los depsitos
de crudo y gas a varias profundidades en la misma zona de
perforacin.Esta teora responde muchas preguntas, a saber, el hecho
de que el gas y el crudo slo se encuentren bajo una pequea porcin
en la tierra.
b) Composicin 1: El gas natural bruto consiste tpicamente en
Metano, el hidrocarburo ms corto y ligero. Tambin contiene
cantidades variables de
Hidrocarburos gaseosos pesados: Etano (C2H6), Propano (C3H8),
n-Butano (n-C4H10), Isobutano (i-C4H10), Pentanos e incluso
hidrocarburos ms pesados. Cuando se procesan y purifican a
subproductos, todos estos se refieren colectivamente como Lquidos
de Gas Natural (LGN) Gases cidos: Dixido de Carbono (CO2), Sulfuro
de Hidrgeno (H2S) y Mercaptanos como el Metanotiol (CH3SH) y
Etanotiol (C2H5SH) Otros gases: Nitrgeno (N2) y Helio (He) Agua:
Vapor de agua y agua lquida Hidrocarburos lquidos: Quizs algo de
condensado de gas natural y/o petrleo crudo Mercurio: Pequeas
cantidades de Mercurio preferentemente en su forma elemental, pero
tambin es posible encontrar cloruros y otras especies.
c) Cantidades 4: El yacimiento de gas ms grande del mundo est
delante de la costa del Norte de Qatar, que se estima que tiene 25
billones de metros cbicos de gas. El segundo mayor yacimiento de
gas natural es el Pars del Sur en aguas iranes en el Golfo Prsico.
Situado junto al campo norte de Qatar, tiene una reserva estimada
de 8-14 trillones de metros cbicos.
d) Costos 2: Las empresas de perforacin operan de acuerdo a un
contrato que especifica que el pozo se perforar a una profundidad
determinada. Se paga al contratista en funcin de cada da o por la
razn de perforacin en pies.
En el 2007 el precio para perforar un pozo petrolero era de 4
millones de dlares y de 3.9 millones para un pozo de gas natural.
El costo promedio para perforar un pozo era de 574 dlares por pie
de profundidad.
2) Preparacin de materias primas 5 a) Operaciones Involucradas:
Recuperacin de Azufre: Si hay presencia de H2S en la alimentacin de
gas natural, las emisiones de azufre estarn bajo restricciones
legislativas locales. El mtodo ms apropiado para convertir H2S y
azufre orgnico en azufre elemental depende principalmente de la
cantidad de azufre presente. Bajo 15 ppmv de azufre se usa el
proceso de Claus en dos etapas el cual logra un 95 % de recuperacin
de Azufre. Para mejorar la recuperacin a un 99.9% se puede aadir
una unidad SCOTT.Para menores cantidades de Azufre (5-15 ppmv) el
proceso de Claus puede ser reemplazado por un proceso redox como
SulFerox o el proceso Thiopaq de Shell los cuales no estn
restringidos por una cantidad mnima de H2S en el gas.
Incineracin: Si el gas agotado de la remocin de los gases cidos
slo contiene CO2 ste puede ser venteado, sin embargo si hay
presente el H2S y/o aromticos, incluso en pequeas cantidades, el
gas debe ser enviado a un incinerador para prevenir situaciones
inseguras. Si se usa el proceso Claus y/o SCOT el gas de cola
tambin debe ser incinerado.
Deshidratacin: El gas dulce que sale del paso de remocin de los
gases cidos est saturado con agua debido a que la mayora de las
soluciones endulzantes son soluciones acuosas. Primero, la mayor
parte del agua se condensa y se separa de la corriente de gas por
enfriamiento. El enfriamiento se limita a temperaturas sobre la
temperatura de formacin de hidratos (~20 ). Luego el contenido de
agua es reducido an ms hasta 0.5 ppmv mediante secado, normalmente
con tamices moleculares (Tipo 4). Se requieren al menos dos de
estos secadores para cada etapa: Uno es para el servicio de
Adsorcin mientras que el otro se regenera mediante cas seco
calentado. La capacidad de adsorcin de los tamices disminuye dentro
de dos a cuatro aos en donde ser necesario reemplazar el material
desactivado.
Eliminacin de Mercurio: La eliminacin de mercurio normalmente se
realiza en una etapa de lecho de adsorcin. Los adsorbentes
comnmente usados son carbones impregnados con azufre, en los cuales
el mercurio reacciona con el sulfuro para formar sulfuro de
mercurio el que es estable. Adems un tamiz molecular estndar tambin
absorber mercurio pero la regeneracin ser imposible. Una
alternativa de solucin es el tamiz molecular impregnado de plata
(UoP Hg SIV). En teora este tamiz puede regenerarse, sin embargo la
liberacin de mercurio desde este requerira la seleccin de
materiales especiales en la zona de tratamiento para la regeneracin
de gas.El lmite para la deteccin de las partculas es de 0.002-0.003
microgramos/Nm3.b) Equipos Necesarios: Recuperacin de Azufre:1.
Para el proceso Claus 7: Horno y tres reactores catalticos 2.
Proceso SCOT 8: Reactor de Reduccin, Seccin de Enfriamiento y una
zona de Adsorcin. Incineracin: Incinerador Deshidratacin: Secadores
Eliminacin de Mercurio: Torre de Adsorcin.c) Requerimientos
energticos: d) Condiciones de operacin (T1, P): Recuperacin de
Azufre: 1. Para el proceso Claus 7: La reacciones qumicas que
ocurren en el proceso Claus requieren de una presin de 1.5 Bar y
alrededor de 1000 C2. Para el proceso SCOTT 8: Las reacciones
qumicas ocurren a una temperatura de 300 C Incineracin: El
incinerador normalmente es del tipo trmico, operando a 800 C, para
lograr una combustin casi completa del H2S (
