Preparación del gas antes de la licuefacción: eliminación de CO₂, H₂S, humedad e hidrocarburos pesados

Introducción

El crecimiento del GNL a pequeña escala en América Latina y el Caribe está directamente vinculado con el desarrollo de la energía distribuida, la gasificación de zonas remotas y la transición hacia fuentes de combustible más flexibles. En estos proyectos, el elemento clave no es el bloque de licuefacción en sí, sino lo que ocurre antes de él: el tratamiento del gas.

La unidad de tratamiento de gas previa a la licuefacción (UTG) es un sistema que transforma el gas natural o asociado «crudo» en un producto criogénicamente seguro. Sin ella, cualquier planta de GNL se convierte en un experimento tecnológico inestable. La razón es simple: las temperaturas criogénicas de −162 °C no perdonan errores.

Si en el gas quedan CO₂, H₂S, agua o hidrocarburos pesados, estos se congelan, forman hidratos, bloquean los intercambiadores de calor, destruyen la valvulería y dejan fuera de servicio el bloque criogénico. Como resultado, la instalación puede funcionar semanas, pero no años.

Además, la limpieza del gas de CO₂ y H₂S no es una sola tecnología, sino todo un conjunto de soluciones: adsorción, procesos con aminas, separación por membranas y purificación criogénica adicional. Y cada una de ellas es adecuada solo para una composición de gas, presión y caudal determinados.

China hoy ofrece una amplia gama de equipos para UTG, desde columnas de adsorción hasta unidades modulares de membranas. Pero la calidad varía mucho: desde fábricas del nivel de SASPG y Hangzhou Oxygen hasta empresas comerciales sin capacidad real de producción.

En este artículo analizaremos qué tecnologías funcionan de verdad, qué tolerancias son obligatorias para el GNL, cómo elaborar los requisitos técnicos y qué errores suelen provocar la falla del bloque criogénico.

Por qué es necesario el tratamiento del gas: qué ocurre sin la UTG

Si se elimina el bloque de tratamiento de gas, el módulo criogénico se convierte en un sistema con falla rápida. La causa es la física de las transiciones de fase y el comportamiento de las impurezas a bajas temperaturas.

Impurezas críticas y su comportamiento

CO₂: el principal enemigo de la criogenia

1. se congela a −78 °C
2. forma cristales sólidos
3. obstruye los intercambiadores de placas y aletas
4. provoca caída de productividad

H₂S

1. es tóxico
2. provoca corrosión
3. destruye elementos de aluminio
4. hace que el producto no cumpla las especificaciones

Agua

1. forma hidratos
2. se convierte en hielo
3. bloquea las tuberías
4. reduce críticamente la fiabilidad del sistema

La norma GOST 5542 establece requisitos de calidad para el gas natural, incluido el contenido de sulfuro de hidrógeno y otros componentes; en la práctica industrial, estas normas se utilizan como punto de referencia base para el tratamiento del gas antes de su procesamiento.

Hidrocarburos pesados (C5+)

1. se condensan a temperaturas elevadas
2. se congelan en la zona criogénica
3. crean depósitos en el cold box
4. reducen la eficiencia de licuefacción

Resultado sin UTG

Sin tratamiento del gas, el bloque criogénico funciona no años, sino semanas.

Esquemas tecnológicos de limpieza del gas (bloque principal)

La unidad de tratamiento de gas previa a la licuefacción puede construirse sobre cuatro tecnologías básicas. En proyectos reales de GNL, a menudo se combinan.

1. Limpieza por adsorción (tamices moleculares)

Es el esquema más común para plantas de GNL a pequeña escala.

Parámetros de la tecnología

Ventajas

1. alto grado de purificación
2. estabilidad de los parámetros
3. apta para GNL
4. tecnología probada

Desventajas

1. consumo energético para la regeneración
2. necesidad de reemplazar el adsorbente
3. automatización compleja

Proveedores chinos

1. Sichuan Air Separation
2. Hangzhou Oxygen
3. integradores Jereh / CIMC Enric

2. Limpieza con aminas (absorción)

Se utiliza en grandes instalaciones de procesamiento de gas.

Parámetros

Ventajas

1. proceso continuo
2. alta productividad
3. apta para grandes caudales

Desventajas

1. regeneración compleja de aminas
2. corrosión de equipos
3. requiere secado adicional del gas

Dónde se aplica

1. grandes plantas de procesamiento de gas
2. caudales desde 50 000 m³/h y superiores

3. Limpieza de gas por membranas

Se utiliza como etapa preliminar.

Parámetros

Ventajas

1. compacidad
2. sin reactivos
3. bajo consumo energético

Desventajas

1. no alcanza la pureza criogénica
2. requiere cascada
3. inestabilidad de las membranas

4. Separación criogénica

Se aplica en esquemas complejos de GNL.

Parámetros

Ventajas

1. combinación de limpieza y enfriamiento
2. aumento de la eficiencia del GNL
3. eliminación de fracciones pesadas

Desventajas

1. alta intensidad energética
2. requiere secado previo
3. control complejo

Qué debe incluir el pliego de condiciones para la UTG

Los equipos para el tratamiento del gas no se pueden adquirir sin un pliego de condiciones técnico estricto.

Datos de partida

1. composición del gas (CH₄, CO₂, H₂S, N₂, C2+);
2. presión y temperatura;
3. caudal (mín/nom/máx);
4. variaciones estacionales;
5. presencia de mercurio;
6. contenido de humedad.

Requisitos para el gas purificado

Ejemplo de formulación

La unidad de tratamiento de gas debe garantizar un contenido de CO₂ no superior a 50 ppm, H₂S no superior a 4 ppm, punto de rocío por agua no superior a −60 °C a 0,1 MPa, contenido de C5+ no superior a 10 ppm.

Equipos

1. material de los recipientes (09G2S, 12X18H10T);
2. tipo de adsorbente (UOP, Grace o equivalente);
3. tipo de membranas;
4. válvulas y reguladores (marca);
5. automatización (Modbus, OPC UA);
6. redundancia de columnas;
7. sistema de regeneración.

Equipos chinos para UTG: dónde funcionan y dónde hay riesgo

Funcionan bien

1. columnas de adsorción (SASPG, Hangzhou Oxygen);
2. separadores y filtros;
3. intercambiadores de calor (con verificación de materiales);
4. UTG modulares de integradores EPC (Jereh, CIMC Enric).

Puntos débiles

1. membranas (nivel de calidad variable);
2. valvulería (reguladores, válvulas);
3. automatización (incompatibilidad con SCADA);
4. soluciones «universales» sin cálculo del gas.

Riesgo principal

El proveedor no solicita la composición del gas → significa que se diseña un sistema promedio → que no funciona en condiciones reales.

Errores en la compra de UTG

Verificación del proveedor chino de UTG (HowTo)

Paso 1 — documentos

1. licencias
2. ISO 9001
3. referencias

Paso 2 — producción

1. columnas de adsorción
2. soldadura de recipientes
3. control no destructivo

Paso 3 — ensayos

1. hermeticidad
2. presión
3. regeneración

Paso 4 — integración

1. conexión con el bloque criogénico
2. SCADA / PLC
3. protocolos

Preguntas frecuentes

¿Se puede usar una misma UTG para diferentes gases?

Sí, pero solo con un esquema adaptativo y recálculo de la adsorción.

¿Aminas o adsorción?

Aminas para grandes caudales, adsorción para GNL.

¿Es realista −60 °C?

Sí, pero solo con una regeneración correcta y adsorbentes adecuados.

¿Y el mercurio?

Se elimina con carbón activado impregnado con plata.

¿Se necesita una línea de reserva?

Para GNL, casi siempre sí.

Conclusión

La unidad de tratamiento de gas previa a la licuefacción es un elemento clave de toda la cadena de GNL. Un error aquí destruye todo el proyecto, incluso si el bloque criogénico y los tanques están perfectamente ejecutados.

La elección correcta de las tecnologías (adsorción, aminas, membranas, purificación criogénica), las tolerancias adecuadas de CO₂, H₂S y agua, así como la verificación del proveedor chino, son la base del funcionamiento estable de una planta de GNL.