Los riesgos de la humedad en los gases sulfurosos y cómo eliminarlos

Medición de la humedad para reducir los riesgos operativos y de seguridad en el procesamiento de gas ácido

Gas ácido es el término que se aplica al gas natural en yacimientos de gas que contiene altos niveles de sulfuro de hidrógeno (H₂S) -normalmente por encima de 4 ppmv a temperatura y presión estándar- o una combinación de sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono (CO2); el gas con predominio de CO2 se denomina comúnmente "gas ácido".  Cuando es comercialmente viable, los gases ácidos y amargos pueden extraerse y endulzarse mediante un proceso como el tratamiento de gases con aminas para eliminar los contaminantes no deseados y producir gas dulce o de calidad para gasoductos, apto para su uso como combustible o en la generación de energía. 

Sin embargo, el gas ácido también puede ser una valiosa materia prima para la producción de ácido sulfúrico y azufre elemental; estas sustancias se utilizan ampliamente en la fabricación de fertilizantes, detergentes, tintes y otros compuestos químicos. 

Independientemente de la aplicación, es fundamental para la eficacia, la calidad y la seguridad del proceso que el contenido de humedad del gas ácido se mida con precisión. 

Por qué la humedad supone un riesgo en el procesamiento del gas ácido

La presencia de humedad en el gas ácido puede crear varios problemas.  Puede reaccionar con el sulfuro de hidrógeno y producir ácido sulfúrico, que es muy corrosivo.  Del mismo modo, el dióxido de carbono que se condensa con el vapor de agua en las superficies metálicas formará un entorno corrosivo.  En ambos casos, la corrosión dañará las tuberías, los equipos y las infraestructuras, lo que puede provocar fugas de gas, averías y riesgos para la seguridad.

El dióxido de carbono en presencia de humedad a determinadas temperaturas y presiones también puede contribuir a la formación de hidratos o compuestos sólidos cristalinos.  Estos compuestos pueden restringir o bloquear tuberías, válvulas u otros sistemas de procesamiento.   

La humedad en el gas amargo procesado, o en el gas dulce, presentará los mismos problemas que los descritos anteriormente.  Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la cantidad de humedad necesaria para alcanzar la presión de vapor de agua de saturación en gases ricos en sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono es considerablemente superior a la humedad del metano o de un gas natural dulce a la misma temperatura.  Por ello, el punto de rocío de agua medido en el gas ácido, independientemente del principio de medición aplicado, será significativamente inferior al de un gas dulce con el mismo contenido de humedad. 

El contenido de humedad del gas dulce puede verse afectado por los procesos de tratamiento utilizados.  Por ejemplo, el tratamiento con aminas para absorber selectivamente gases ácidos utiliza disolventes acuosos como la DEA (dietanolamina), la MDA (monoetanolamina) y la MDEA (metildietanolamina).  Éstos también pueden absorber parte de la humedad presente en el flujo de gas, lo que incluso después de la regeneración puede afectar negativamente a la eficacia a largo plazo de los disolventes. 

La reducción del contenido de humedad del gas procesado a un nivel predeterminado también es fundamental para garantizar que el gas cumpla las especificaciones de calidad y transferencia de custodia, mientras que la supervisión eficaz de los niveles de humedad en toda la red de procesamiento, transporte y distribución de gas amargo y gas dulce es un factor clave para que los procesadores y los operadores de transporte puedan optimizar la eficacia de la producción y controlar los costes. 

Cómo medir el contenido de humedad en el procesamiento de gas amargo

Para medir el contenido de humedad en el gas agrio se emplean diversos instrumentos, como analizadores de humedad, analizadores de punto de rocío e higrómetros. Estos aparatos utilizan distintos principios, como la absorción, la condensación o las propiedades eléctricas, para determinar la cantidad de humedad presente en el gas.  

Uno de los instrumentos más utilizados se basa en la Espectroscopía de laser de diodo sintonizable (TDLAS), como el Michell OptiPEAK TDL600..   

En términos sencillos, funciona utilizando un láser infrarrojo sintonizado con las características de absorción del gas que se está midiendo.  Éste se enfoca a través de una muestra de gas, donde la interacción entre los fotones de luz y las moléculas de gas y humedad hace que estas últimas absorban la luz en colores específicos, o líneas de absorción.  La intensidad de la luz que atraviesa el gas se mide entonces mediante un fotodetector.  Al escanear la longitud de onda del láser a través de una gama de longitudes de onda específicas, es posible crear un espectro de absorción que muestra las características de las especies de gas objetivo, lo que permite identificarlas y cuantificarlas.  Todo ello se consigue de forma rápida y extremadamente precisa.   

Para más información sobre TDLAS, consulte nuestra serie de blogs en dos partes, que ofrece una útil introducción a esta tecnología.

Uno de los retos que plantea el uso del TDLAS a la hora de medir el volumen de moléculas de agua en una muestra de gas ácido es la incertidumbre asociada a los espectros del sulfuro de hidrógeno en la región del infrarrojo cercano, lo que dificulta la obtención de mediciones precisas.  Además, si hay concentraciones relativamente elevadas de dióxido de carbono -normalmente entre el 3% y el 15%-, los espectros de absorción del gas y del agua se solapan parcialmente, ya que el dióxido de carbono ejerce un efecto similar a la presión, que suprime la altura del pico de absorción y amplía la anchura del pico. 

En ambos casos, la solución consiste en aplicar algoritmos de software avanzados que compensan automáticamente los efectos de cada gas, para producir resultados coherentes y precisos. 

Una de las ventajas del TDLAS es que se trata de una tecnología sin contacto.  Sin embargo, en algunas aplicaciones de procesamiento de gases sulfurosos, nuestros sensores cerámicos de óxido metálico, como los utilizados en los analizadores de humedad Michell Promet EExD para el procesamiento de gases sulfurosos, constituyen una opción eficaz.   

Estos dispositivos no se ven afectados por la sensibilidad cruzada con el sulfuro de hidrógeno o el dióxido de carbono y son capaces de proporcionar resultados extremadamente precisos y consistentes, especialmente en zonas peligrosas.  Aunque la interfaz del sensor se ve afectada con el tiempo por el contacto con gases ácidos, esto puede solucionarse fácilmente aumentando la frecuencia de recalibración, algo que resulta aún más sencillo si se utiliza nuestro programa de intercambio de sensores..