Ya sea producido en una refinería o una planta de procesamiento de gas natural, el Gas Licuado de Petróleo (GLP) contiene contaminantes. Los más comunes son agua y compuestos de azufre, incluyendo sulfuro de hidrógeno, sulfuro de carbonilo, mercaptanos, y azufre elemental. La eliminación de estos contaminantes es necesaria para cumplir con las especificaciones de calidad aplicables a nivel local, por ejemplo, DIN 51 622 en la República Federal de Alemania, BS 4250 en el Reino Unido, y la especificación de la Asociación de Procesadores de Gas (ACP) en los Estados Unidos. A modo de ejemplo, en la tabla que se encuentra a continuación se resumen los requisitos para los diferentes productos de GLP de acuerdo con las especificaciones del ACP. Están disponibles varios procesos para eliminar los contaminantes al nivel prescrito, algunos de los cuales se describen a continuación.
Especificaciones de GLP de la Asociación de Procesadores de Gas Estados Unidos
| Características del Producto | Propano comercial | Butano comercial | Mezcla comercial de propano - butano | Propano HD-5a |
|---|---|---|---|---|
| Composición | principalmente de propano y propeno |
principalmente butano y buteno |
principalmente mezclas de propano - propeno y butano - buteno |
no menos del 90% propano; no más de 5% de propeno |
| Presión de vapor (máx.) A 100 ºF, psig b | 208 |
70 |
208 |
208 |
| Temperatura de residuo volátil: en el 95% de la evaporación (máx.), ºF b | -37 |
36 |
36 |
-37 |
| Butano y más pesados, vol% | 2.5 |
2.5 |
||
| Pentano y más pesados, vol% | 2.0 |
2.0 |
||
| Materia residual, residuos de evaporación de 100 mL (máx.), mL | 0.05 |
0.05 |
||
| Observación de manchas de aceite | pasa c |
pasa c |
||
| Corrosión, tira de cobre (máx.) | no. 1 |
no. 1 |
no. 1 |
no. 1 |
| Volátiles de azufre (máx.), Granos / 100 pies cúbicos | 15 |
15 |
15 |
10 |
| Contenido de humedad | pasa d |
pasa d |
||
| Contenido de agua libre | ninguno |
ninguno |
a HD-5 es la especificación de propano para uso como combustible de automoción.
b factores de conversión: 208 psig = 1434 kPa (g); 70 psig = 483 kPa (g); - 37 ºF = - 38 ºC; 36 ºF = 2 ºC.
c un producto aceptable no dará un anillo de aceite persistente cuando 0,03 ml de residuo de mezcla de disolventes se añade a un papel de filtro en incrementos de 0,1 y se examina después de 2 min a la luz del día como se describe en el método de ensayo ASTM D 2158 .
d Supera el promedio de calificaciones (GPA) de la prueba de sequedad de propano (bromuro de cobalto) o ASTM D 2713-70.
La primera etapa de secado de GLP se consigue normalmente mediante la separación de agua sin disolver en un recipiente de coalescencia. Si el GLP es butano de calidad comercial que se almacena a temperatura ambiente a su presión de vapor, esto es suficiente para cumplir con las especificaciones de agua. Sin embargo, si el butano se va a tener en un almacenamiento refrigerado a presión ambiente, es necesario un secado adicional para eliminar el agua disuelta. Esto debe realizarse antes de que el butano se enfríe, de lo contrario se producirán problemas causados por la congelación del agua. Los niveles de agua en el GLP refrigerado son típicamente menos de 10 ppm (mol) para evitar la congelación.
Independientemente del método de almacenamiento, el propano de calidad comercial requiere la extracción del agua disuelta para satisfacer la especificación.
Purificación de GLP por adsorción
La deshidratación de GLP se puede efectuar mediante el uso de un adsorbente sólido, tal como un tamiz molecular, alúmina, gel de sílice o cloruro de calcio. Con la excepción de cloruro de calcio, se trata de procesos regenerativos que operan sobre una base cíclica. El GLP ya secado se toma de la salida de uno de los lechos y se vaporiza por calentamiento. Luego se pasa a través del lecho que ha de ser regenerado, donde calienta el lecho, de modo que se produzca la desorción de agua. La corriente de salida se enfría para condensar el agua y el GLP. El GLP se separa del agua antes de ser devuelto a la entrada de un lecho que está en servicio de adsorción. Después, se enfría el lecho regenerado, se llena de GLP, y se lo pone de nuevo en servicio, adsorbiendo agua del GLP.
Con unidades de tamices moleculares también se puede manejar la eliminación combinada de agua, sulfuro de hidrógeno, sulfuro de carbonilo, y pequeñas cantidades de mercaptanos. La adsorción y regeneración se producen de la misma manera que para solo el secado, aunque tanto el agua recuperada durante la etapa de enfriamiento regenerativo como el propio gas de regeneración son "amargos" (es decir, que contiene compuestos de azufre). Los tamices moleculares tienden a ser favorecidos cuando la cantidad de contaminantes a ser removidos es pequeña.
Purificación de GLP por absorción
El GLP puede ser puesto en contacto con una solución de amina en una columna de absorción para eliminar principalmente cantidades relativamente grandes de sulfuro de hidrógeno. Sin embargo, las aminas no son particularmente eficaces para la eliminación de mercaptanos. La solución de amina agria (con compuestos de azufre) se regenera continuamente en una columna regeneradora a baja presión y alta temperatura antes de ser recirculada a la columna de absorción. Las aminas utilizadas incluyen monoetanolamina (ETA o MEA), dietanolamina (DEA), y diglicolamina (DGA). Proceso ADIP de Shell emplea diisopropanolamina para la eliminación de sulfuro de hidrógeno que, con la adición de un sistema mezclador-decantador de aguas, también permite la eliminación de sulfuro de carbonilo a bajos niveles residuales.
El tratamiento con soda cáustica se utiliza principalmente para eliminar mercaptanos y cantidades más pequeñas (<100 ppm) de sulfuro de hidrógeno. En una columna de absorción, el GLP se pone en contacto en contracorriente con una solución de hidróxido de sodio. La solución cáustica agria se pasa entonces a una columna de regeneración donde la separación donde la separación con aire oxida los mercaptanos a disulfuros, que se eliminan de la solución de hidróxido de sodio regenerada. La solución cáustica regenerada se recicla al absorbedor. La eliminación de sulfuro de hidrógeno por hidróxido de sodio hace que este último sea no regenerable y debe ser desechado; por lo tanto, la eliminación de sulfuro de hidrógeno a granel se realiza normalmente previamente a la unidad cáustica. Variantes del proceso de regeneración cáustica se comercializan con aditivos para mejorar el proceso, por ejemplo, el sistema Merox de UOP.
Tratamiento de purificación de GLP
a) tratamiento con aminas; b) tratamiento cáustico; c) Secador; d) Pulido
Dependiendo del tipo y la cantidad de contaminantes presentes en la alimentación y las especificaciones del producto, se pueden emplear uno o más de estos procedimientos para el tratamiento de GLP. Por ejemplo, con frecuencia una unidad de aminas para la separación de hidrógeno y sulfuros de carbonilo está presente en la refinería, seguida por una unidad cáustica para eliminar el sulfuro de hidrógeno y mercaptanos restantes antes del secado del producto final con alúmina (ver figura). Sin embargo, en el caso de especificaciones de producto particularmente severas (por ejemplo, si el GLP se utiliza como materia prima química), puede ser necesario un tratamiento adicional para eliminar el sulfuro de carbono y mercaptanos hasta niveles muy bajos. A continuación, se incorpora una etapa de "pulido", generalmente utilizando adsorbentes de forma no regenerativa (por ejemplo, Selexsorb).