REMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURALREMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURAL El presente trabajo trata sobre los efectos que produce la presencia de Mercurio (Hg) en los procesos del gas natural así como también la forma de control y eliminación de este contaminante. NILTON INOCENTE PINO CAHUANA 2010-1 QUÍMICA ORGÁNICA II Página 1 Aunque idealmente debería ser removido tan cerca del reservorio como se pueda. Se adsorbe al metal en: instalaciones de fondo. si bien se ha informado valores mayores. line pipe y en toda la planta de tratamiento (PTG o PTC). se remueve en la entrada a la planta (PTG) o más usualmente aguas abajo del separador. tanto la ingesta como la absorción dérmica resultan en disfunciones neurológicas.REMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURAL Introducción El mercurio es un componente traza (naturalmente) de los combustibles fósiles como el gas natural. dimetil mercurio) Inorgánico (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). CONCENTRACIONES DE MERCURIO EN GAS NATURAL 2 . la diferencia queda retenida en planta o pasa a las fases líquidas que egresen también de la planta. cabeza de pozo. petróleo crudo. El vapor de mercurio no esta clasificado como cancerígeno aunque el mercurio y sus compuestos son contaminantes neurotóxicos. condensados del gas y de las arenas alquitranadas. El mercurio está presente en el gas de pozo en concentraciones usualmente inferiores a 100 g/Nm3. en la práctica si se conoce su presencia. Las formas de mercurio: Elemental Orgánico (metilmercurio. en la corriente gaseosa. carbón. Una vez que el mercurio ingresa a la planta (PTG o PTC) su remoción es prácticamente imposible y requiere tratamientos químicos costosos. Los procesos de tratamiento habituales de gas natural remueven mercurio pero no en forma total. esto significa reducir el mercurio a menos de 0. Argelia.REMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURAL Efecto del mercurio sobre metales Impacto en aleaciones de aluminio La razón principal para eliminar el mercurio del gas natural es la protección de aluminio aguas abajo en los intercambiadores de calor. que corresponde alrededor de 1 ppm en volumen. sur de Australia. la mayoría de los operadores quieren removerlo totalmente. La falla de equipamiento de aluminio en plantas procesadoras de gas natural o de etileno causada por Hg líquido es un fenómeno conocido y documentado. Argelia. Esto amalgamado con el aluminio. resultando en una falla mecánica y las fugas de gas. eliminar a un nivel donde no pueda ser detectada con la capacidad analítica disponible. Comenzó a estudiarse de modo sistemático a partir de una falla catastrófica ocurrida en un intercambiador de calor de aluminio de una planta de gas licuado en Skikda. por ejemplo en: .Skikda. Fallas importantes han ocurrido. En la actualidad. planta LNG (1/1/04) . El mercurio ha causado numerosas fallas en intercambiadores de aluminio. en 1973.01 μg/Nm3. Dado que el nivel de mercurio que se puede tolerar no está establecido.Moomba. Es decir. como los utilizados en las plantas criogénicas. recuperación de hidrocarburos de gas natural y en plantas de licuefacción de gas natural. planta LNG (19/1/04) Falla catastrófica en la planta de Skikda (19/01/04) Fuente: The 50 Major Engineering Failures (1977-2007) 3 . Sn. Si existen suficiente humedad y Hg. 4 . La diferencia entre la amalgamación simple y la corrosión de amalgama. la reacción es auto-propagante en la medida en que exista agua. a) Amalgamación Es el proceso por el cual el Hg forma soluciones líquidas con metales tales como Al. Se manifiesta como un picado o un decapado superficial. es que ésta requiere agua y se propaga con cantidades minúsculas de Hg. la penetración es rápida. b) Corrosión de amalgama Ocurre cuando el Hg y el aluminio se amalgaman en presencia de humedad: Hg + Al Hg(Al) (amalgamación) Hg(Al) + 6 H2O Al2O3. .Amalgamación. Estas condiciones pueden presentarse durante las operaciones de mantenimiento o desescarchado de la unidad. No requiere agua para desarrollarse. la formación de amalgama enfrenta dos problemas: *La película de óxido formada natural o intencionalmente sobre su superficie le confiere cierta protección. la tensión superficial del Hg dificulta su penetración.REMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURAL Mecanismos de degradación Los mecanismos por los cuales el Hg puede degradar las aleaciones de aluminio son básicamente tres: . Ag y Zn. En el caso del Al. aunque no tanto como en el mecanismo de fragilización que veremos después.Corrosión de amalgama. Si bien esta capa protectora no es completamente homogénea y puede tener defectos. Au. y se necesitan en consecuencia cantidades significativas de Hg para disolver una pequeña porción de Al.3H2O + 3 H2 + Hg Hg + Al Hg(Al) (amalgamación) Dado que el Hg se regenera. . * La solubilidad de Al en la amalgama es baja.Fragilización por metal líquido. Ocasionalmente en la inspección con el baroscopio se ven picaduras en múltiples. No existen relaciones que permitan predecir el grado de contaminación de una instalación de acero a partir de las condiciones operativas. Concentraciones superiores a 0. Por ejemplo. Niveles aceptables de mercurio Para plantas criogénicas de gas con equipamiento de aluminio. dado que a medida que la tubería envejece.01 y 0. los sitios de la superficie disponibles para la quimisorción disminuyen.1g/Nm3: son admisibles siempre que los equipos construidos en aleación de aluminio estén diseñados para soportar la agresión del mercurio. No se conoce un límite superior para la cantidad de Hg que puede acumularse por unidad de superficie de acero. son generalmente aceptadas las siguientes recomendaciones sobre el contenido de Hg del gas de alimentación: Concentraciones inferiores a 0. con apariencia de puntos blancos. Impacto en aceros Sitios de acumulación del mercurio Adsorción Es una observación común que el contenido de Hg del gas disminuye a medida que aumenta el tiempo de residencia del gas en una tubería de acero.REMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURAL No es un modo habitual de falla debido a que en general no hay contacto entre el Hg líquido y la humedad o el agua.1 g/Nm3: deben tratarse con removedor específico. sin formar amalgama. de las observaciones efectuadas se pueden extraer algunas conclusiones: Los ductos y equipos adsorberán Hg independientemente de la concentración de Hg del gas. Este fenómeno se debe a que el Hg transportado por el gas es adsorbido químicamente por los óxidos y sulfuros de hierro existentes en las paredes internas de las cañerías.01 g/Nm3: son admisibles sin tomar precaución alguna. principalmente HgS si está presente el H2S. Sin embargo. Parte del Hg adsorbido reacciona para formar compuestos no volátiles. 5 . Similar acumulación de Hg se ha observado en paredes de esferas de almacenamiento de gas licuado de petróleo. se ha reportado que un tramo de 110 km el Hg se redujo de 50 a 20 g/Nm3. Concentraciones entre 0. Las tuberías nuevas adsorben más Hg que las antiguas. Con un nivel de mercurio tan bajo. Lo ideal es obtener una muestra representativa de una línea de proceso. como muestra en la Figura 1. tal como condensados de gas natural. la cantidad de Hg adsorbida es siempre menor que en acero al carbono. Riesgo de degradación del acero provocada por mercurio No se conocen casos de fallas de tuberías o equipamiento de acero en plantas atribuidos directa o indirectamente al Hg transportado por el gas. ya sea por fragilidad inducida por metal líquido o por corrosión acuosa. obtener análisis precisos requiere el máximo cuidado. 6 . Tratamiento del gas natural para remover mercurio (Hg) Muestreo Aún no existe información precisa sobre la forma en que el mercurio se distribuye cuando un flujo de líquido. es fraccionado. requiere una sonda para muestras especiales. Incluso una pequeña cantidad de sólidos presentes en el sistema de muestreo que afectan a las lecturas por un tiempo muy largo.REMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURAL En acero inoxidable. 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 producción y transformación. Un colector absorbe selectivamente el mercurio de un volumen de muestra constante. la UT-3000 no requiere carrier (portador) gases especiales. MRUs usan absorbedores de cama fija. Mercury Instruments ha diseñado un sistema de vigilancia automática y continua de los niveles de mercurio en gas natural y otros gases inflamables. con unidad de calibración automática. Instalamos el analizador de mercurio (y accesorios como un calibrador) presión en un recinto que está aprobado para su uso incluso en zonas peligrosas (ATEX. Un acalorado sistema toma la muestra y la conduce hasta el analizador a través de tubos de acero inoxidable que ha sido superficialmente tratado para ultra-baja absorbción . Las plantas de gas natural remueven el mercurio con las unidades de absorción de mercurio (MRUs). la injerencia de hidrocarburos o de otros componentes gaseosos es insignificante (véase el diagrama de interferencia benceno). El colector es luego calentado durante un período muy corto. El UT-3000 Mercury Ultratracer se utiliza para detectar y medir con precisión los niveles de mercurio en el gas natural.Cuenta con un sensor de gas que cerrará el sistema y detendrá el flujo de gas de la muestra. Sistema de monitoreo para Gas Natural. EExP).REMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURAL Sistema de Monitoreo para Gas Natural El Gas natural a menudo contiene mercurio en concentraciones que varían desde abajo de1 a arriba de 10000 μg/m3. Con la UT-3000. En contraste a los sistemas de fluorescencia atómica. si se detecta cualquier fuga. Se utiliza aire como gas portador. El mercurio es tóxico y potencialmente perjudicial: se puede corroer o fragilizar componentes de la planta de gas. 7 . así se mantiene limpia la superficie dorada limpia y el aumento de vida útil del colector en comparación con otros sistemas. El mercurio es liberado en una celda óptica y cuantitativamente detectado mediante la medición por absorción atómica (AAS). a menudo con azufre impregnado en carbono u otros quemisorbentes como material activo. La SCS esta instalada cerca al punto de muestreo y reduce la presión de las condiciones de proceso a 1-2 bar. donde el mercurio debe ser removido del gas natural para evitar la corrosión de los intercambiadores de calor de aluminio y para producir corrientes de producto libre de mercurio. ASTM 5954 Ejemplo: el MMS sistema de monitoreo de mercurio instalado en una planta separadora de Gas. Muestreo y determinación de mercurio: ISO 6978-1.REMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURAL Una unidad de remoción de Mercurio (MRU) en una plataforma offshore. La MRU reduce el mercurio en el flujo del gas natural via una cama de carbón sulfurizado activado. este nivel es considerado peligroso para los componentes de las plantas del Downstream. el método de construcción asegura que la concentración d mercurio en el flujo de la muestra permanezca inalterado cuando fluye atreves del SCS. La concentración de Mercurio a la salida de las tuberías es monitoreada que sea menos que 10ng /m3. El MMS es la herramienta perfecta para el monitorear la eficiencia de las unidades de remoción de mercurio y verificar la baja concentración en el gas procesado. 8 . Sistema de acondicionamiento de muestra (SCS) para gas Natural. El mercurio del fluido de proceso (ya sea gas o líquido) se amalgama con la plata. sin necesidad de una secadora más grande. los adsorbentes HgSIV tienen una apariencia similar a la convencional de tamices moleculares. Físicamente. El mercurio y el agua son regeneradas a partir de la HgSIV adsorbentes con las técnicas convencionales de gas de la secadora. 9 . No hay necesidad de cuidados especiales. tales como el uso de nitrógeno cubriendo durante la instalación. Ya que las plantas criogénicas tienen la necesidad de contar con secador de tamiz molecular.REMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURAL Método de eliminación de mercurio Los adsorbentes HgSIV fueron creados para eliminar el mercurio en tamices moleculares existentes en las unidades de adsorción. estas ya existen en la mayoría de las plantas de recuperación de gas natural líquido. Estos adsorbentes HgSIV se cargan en un adsorción de buques de la misma manera que son convencionales tamices moleculares. Resultados de la secadora en la eliminación tanto de la carga de aguas de diseño y el mercurio. y un fluido libre de mercurio del proceso en seco se obtiene. Ellos están dispuestos en un reborde o con un aspecto granulado. Los Adsorbentes moleculares son HgSIV productos tamiz que contienen plata (Ag) en la superficie exterior de la pastilla tamiz molecular. Un proceso independiente se muestra en la Figura. Los lechos adsorbentes no renovables son eficaces para la eliminación de mercurio en grandes cantidades. En esta opción de proceso. 10 .REMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURAL Opciones de proceso ADSORBENTES HgSIV adsorbentes se pueden utilizar en una unidad independiente o en combinación con a granel. y deja el proceso como una corriente líquida por separado. no renovables lechos de eliminación de mercurio en el circuito de regeneración de gas. pero muchas veces no prestan la eliminación del mercurio total. el mercurio es eliminado de la corriente de alimentación. Esto significa que preocuparse por la contención del mercurio en la zona de reacción en la cama de eliminación de mercurio no renovables no es necesario. Si bien varias opciones técnicas disponibles para eliminar el mercurio del gas de regeneración. sólo la eliminación masiva de mercurio es necesario. después de haber sido enfriado y se pasa a través de un separador. como el carbón activado de azufre-cargado. La corriente de gas de regeneración es mucho más pequeña en volumen que la corriente del proceso. producer GLP sin mercurio. a la fecha ninguna de las compañías de gas natural para el tratamiento de mercurio han optado por eliminar el mercurio de esta corriente. Un sistema de este tipo se muestra en la Figura. se envía a través de una cama pequeña de absorbente. la regeneración pasado de gas. Por otra parte.REMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURAL Regeneración del gas natural Un número de técnicas disponibles para proteger las partes de la planta criogénica. y evitar el mercurio pase al sistema de combustible o en las ventas la línea de gas. Sólo una pequeña cama es necesario por dos razones. La concentración de mercurio no es necesario a nivel inferior al del gas entrante. Aquí. 11 . debe preverse el monitoreo del proceso de remoción en forma periódica. Natural Gas Plant – JPT. Debe medirse mercurio en todas las fases de los procesos de tratamiento del gas natural. May 1985. Mercury removal from natural gas and liquid streams/UOP 12 .192-193. J Ockon – P Suyanto – Operating History of Arun Liquified. Si el mercurio esta presente y no se remueve.REMOCIÓN DE MERCURIO DEL GAS NATURAL CONCLUSIONES El mercurio debe monitorearse en las primeras etapas de desarrollo de yacimiento junto a otras propiedades del gas natural. BIBLIOGRAFIA Universidad Nacional del Sur .Bahía Blanca/ Departamento de Ingeniería Química/ Rafael Suarez Baldo y Daniel Salinas. G Kensey – Skikda LNG Plant – Oil and Gas Journal 15/9/1975. Si el mercurio esta presente y se remueve. Toda remoción física o química debe preverse tan cerca como sea posible de la boca de pozo (reservorio). ya que los procesos no criogénicos son selectivos a ciertas especies. contamina todas las instalaciones y obliga a medidas especiales operativas y ocupacionales. 863 – 867.