La eliminación de CO₂ mediante aminas es un proceso de absorción química de eficacia probada para retirar dióxido de carbono (y, cuando es necesario, H₂S) de corrientes de gas. Este proceso utiliza soluciones acuosas de aminas orgánicas como MEA, DEA y MDEA (a menudo en mezclas formuladas) para absorber selectivamente los gases ácidos del gas natural.
Proceso de Absorción y Regeneración
El sistema consta de dos secciones principales: absorción y regeneración. Tras el pretratamiento, el gas de alimentación entra por la parte inferior del absorbedor y entra en contacto, en contracorriente, con la solución amínica descendente. Los gases ácidos reaccionan con la solución formando una solución rica.
Tras la separación (flash) de los hidrocarburos disueltos, la solución rica se precalienta en un intercambiador de calor y se envía al regenerador. A temperaturas de 100-110°C, el CO₂ se desorbe y la solución amínica se regenera. Tras este tratamiento, el contenido de CO₂ puede reducirse a ≤3%, cumpliendo la norma china GB17820-2018 para gas natural comercial (o las especificaciones del cliente). Con un diseño y una operación optimizados, la eliminación profunda de CO₂ puede alcanzar niveles de partes por millón (ppm) en la corriente tratada para proyectos de mayor exigencia.
Pretratamiento del Gas de Alimentación
El gas de alimentación suele contener contaminantes líquidos y sólidos. Si no se eliminan, estas impurezas pueden provocar corrosión, formación de espuma y ensuciamiento u obstrucción de los intercambiadores de calor. Por ello, se requiere un pretratamiento antes de que el gas entre en la unidad de eliminación de CO₂.
Sistema de Absorción y Purificación (Absorción a Baja Temperatura)
El gas natural de alimentación entra en la parte inferior del absorbedor, donde entra en contacto con el disolvente de eliminación de CO₂ (una solución formulada a base de MDEA) introducido desde la parte superior. La reacción intrínseca entre la MDEA y el CO₂ es relativamente lenta, operando a temperaturas de 35-38 °C.
Sistema de Regeneración de Solución Rica (Regeneración a Alta Temperatura)
El disolvente amínico que ha absorbido CO₂ y otros gases ácidos se denomina solución rica. Esta solución sale del absorbedor y entra en un tanque de flasheo, donde se liberan los hidrocarburos disueltos. El gas flasheado puede utilizarse como gas combustible para reducir el consumo total de energía.
A continuación, la solución rica se filtra para eliminar los contaminantes, lo que ayuda a mitigar la formación de espuma. Posteriormente, la solución rica entra en el regenerador, donde el vapor ascendente y el trabajo del rehervidor a 100-110°C impulsan la desorción. A medida que la solución fluye por el regenerador, la mayoría de los gases ácidos se eliminan y el disolvente se vuelve semilimpio.
Purificación y Estabilidad del Disolvente
El objetivo clave del proceso con aminas es suministrar gas purificado que cumpla las especificaciones requeridas, incluido el contenido de CO₂. El rendimiento del CO₂ de salida depende en gran medida de la calidad del disolvente pobre. Mantener la limpieza del disolvente es esencial para un funcionamiento estable.
Se instalan filtros para eliminar los sólidos en suspensión del disolvente en circulación; la filtración puede aplicarse tanto a corrientes ricas como pobres.
Manipulación y Utilización del CO₂
El gas de salida del regenerador contiene CO₂ y vapor de agua. Se enfría en un condensador para eliminar la mayor parte de la humedad; el agua condensada se recoge y se devuelve al regenerador.
Aplicaciones del Tratamiento con Aminas
El proceso de absorción de gases ácidos con aminas, incluyendo la eliminación de CO₂ con MDEA y DEA, tiene diversas aplicaciones industriales:
- Tratamiento de gases de refinería: Eliminación de H₂S y CO₂ de los gases de refinería para garantizar una calidad estable en los procesos posteriores.
- Producción de amoníaco y metanol: Eliminación de CO₂ de los flujos de alimentación de gas de síntesis para favorecer el funcionamiento estable del circuito de síntesis.