WILPRO ENERGY SERVICES LTD EFECTOS DE LOS SECUESTRANTES DE H2S EN EL TAPONAMIENTO DE LOS FILTROS DE ENTRADA DE LA PLANTA DE COMPRESION DE GAS MP, UBICADA EN EL COMPLEJO DE EXTRACCION JUSEPIN, ESTADO MONAGAS, VENEZUELA. Autores: Cristina Gonzalez Guerra Ulises Verde Jiménez

Contenido: Ubicación. Descripción del proceso de Planta. Descripción de la muestra y desarrollo de los análisis. Resultados. Conclusiones.

Ubicación Caracas Maracaibo Maturín Jusepín El Furrial El Tejero

Fronteras del proceso de planta Gas de Módulos de producción Cliente Externo Planta MP Gas hacia Criogénico Cliente Externo

Descripción del proceso de Planta K-201 V-201 F-201 HV024B Gas de entrada HV024C ESD-971 ESD-012 ESD-013 3era Etapa 2da Etapa 1era Etapa ESD-001 GAS C-201A CONDENSADO AGUA V-202 C-201B ESD-011 Z-201 C-201C C-201D V-214 ESD-1008 ACOGAS HV1016 C-201E MUSCAR ESD-1007 ESD-1007 K-301 C-201F V-301 V-206

Filtros de entrada a Planta TIPO:  Filtro separador horizontal. PRESION DE OPERACION:  80 – 120 PSIG PRESION DE DISEÑO:  155 PSIG TEMPERATURA DE OPERACION: 90 – 130 F TEMPERATURA DE DISEÑO:180 F Δ P PERMISIBLE: 2 – 4 PSIG EFICIENCIA: 99.5%  para particulas mayores a 5 μ. LONGITUD:  14 PIES DIAMETRO: 60 PULGADAS MEDIO FILTRANTE: cartucho de fibra. NUMERO DE ELEMENTOS FILTRANTES:  51  

Descripción e identificación de la muestra La muestra identificada correspondió a un semisólido heterogéneo conformado por una porción líquida de color amarillo intenso y una porción semi-sólida de color negro. La muestra presentó olor a amoníaco, característico de compuestos nitrogenados.

Descripción e identificación de la muestra Imágenes de los filtros impregnados del producto a caracterizar

Pruebas de Preliminares Prueba de solubilidad Tolueno Cloroformo Metanol %p Solubles 100,0 29,1 %p Insolubles 0,0 70,9 La muestra resultó completamente soluble en solventes de mediana polaridad como el tolueno y el cloroformo. Prueba de fraccionamiento Composición, %p Humedad y Volátiles 93,6 Material Seco Fracción de Soluble en Metanol Fracción de Insoluble en Metanol 6,4 1,9 4,5 Alto contenido de material volátil presente en la misma (aprox. 94 %p de la muestra se pierde por volatilidad), lo que indica un alto contenido de agua.

Fracción Soluble en Metanol Fracción Insoluble en Metanol Procedimiento de analisis de la muestra Muestra Problema Extracción con metanol Fracción Soluble en Metanol Fracción Insoluble en Metanol FT-IR, CG/MS,RMN 1H y 13C FT-IR,RMN 1H y 13C

Tecnicas de analisis El análisis Molecular se realizo a través de las siguientes técnicas espectroscópicas: Espectroscopia infrarroja.(estructura de la muestra, a través de la identificación de los grupos funcionales). Resonancia Magnética Nuclear de 1H y 13C.(elucidar las estructuras) Cromatografía de gas con analizador de masa ( peso molecular y formula molecular) .

Banda de absorción (cm-1) Caracterizacion Espectroscopica de la fraccion de solubles en Metanol Espectro de IR Banda de absorción (cm-1) Asignación 3404 Grupos hidroxilos OH y/o N-H 2950-2850 Estiramiento C-H de los grupos CH2 y CH3 1656 Estiramiento grupos carbonilos C=O de amidas cíclicas (lactamas) y carbamatos 1386 Estiramiento C-N de aminas cíclicas 1327 Tensión C-N de lactamas (C=O)-NHR 1323 Estiramiento de C-N de lactamas O || [ H2N – C – O ] - Carbamatos

Mecanismo de formacion del ion Carbamato y de lactamas Etanolamina En presencia de un grupo acido una amina se cicla formando una Amida cíclica.

Caracterizacion Espectroscopica de la fraccion de solubles en Metanol Espectros de IR Comparación del espectro de la muestra con el espectro de la etanolamina, observándose una gran similitud.

Caracterizacion Espectroscopica (RMN 13C) de la fraccion de solubles en Metanol Las señales mas intensas del espectro corresponden a monoetanol amina (MEA). Se observa un grupo de señales entre 33-88 ppm, que se pueden asignar a carbonos unidos a nitrógenos y oxigeno de alcanol amina y sus productos de degradación; tales como, oxazolidonas e imidazolidonas. Las señales más intensas a 41,6 y 59,1 se pueden asignar a los grupos NH2CH2- y HOCH2- de la monoetanolamina (MEA), respectivamente. También se pueden observar señales minoritarias de trietanolamina (TEA) y dietanolamina (DEA).

Mecanismo para la formacion de la Oxazolidona via ion Carbamato Ion Carbamato Etanolamina

Caracterizacion Espectroscopica (RMN 1H ) de la fraccion de solubles en Metanol

Caracterizacion Espectroscopica de la fraccion de solubles en Metanol GC/MS Al evaluar el análisis de GC/MS, se detectan señales asociadas a diversos compuestos. Entre ellos se pueden señalar: azufrados, aminas y alcanos.

Caracterizacion Espectroscopica de la fraccion de solubles en Metanol En cuanto a los compuestos del grupo de las aminas, se observo en el extracto la oxazolidina y 2 oxazolidinona, cuyos espectros se muestran en la figura

Caracterizacion Espectroscopica de la fraccion de solubles en Metanol Espectro de masa de oxazolidina Espectro de masa de 2 oxazolidinona

Banda de absorción (cm-1) Caracterizacion Espectroscopica de la Fraccion de Insolubles en Metanol Espectro de IR Banda de absorción (cm-1) Asignación 3404 Grupos hidroxilos OH y/o N-H, humedad. 2950-2850 Estiramiento C-H de los grupos CH2 y CH3 1656 y 1608 Grupos carbonilos C=O de amidas cíclicas (lactamas) y carbamatos 1376 C-N-C de aminas cíclicas 1323 Estiramiento de C-N de lactamas O || [ H2N – C – O ] - Carbamatos

Compuestos de degradacion de Alcanolaminas Reacciones de Degradación : Reacciones de degradación de las aminas primarias y secundarias en presencia de CO2, O2, CS2 y COS a altas temperaturas las más Importantes: Amina + CO2→oxazolidona Amina (primarias) MEA+ COS→ tiocarbamatos de amina Aminas + CS2 → sales de amonio del acido carbamico Aminas + O2 → Imidazolidona Estos productos de degradación al ser menos básicos que las Aminas, disminuyen la efectividad de las mismas. Se conoce que este tipo de reacciones ocurren principalmente en las plantas de Aminas, donde se han reportado formación de residuos y espumas que producen finalmente taponamientos

Compuestos de degradacion de Alcanolaminas No. Compuesto Nombre Fórmula química 1 N-Formiletanolamina C3H7NO2 2 N-Acetiletanolamina C4H9NO2 3 2-Oxazolidona C3H5NO2 4 N-hidroxietil-succinimida C6H9NO3 5 N-(2-Hidroxietil)-lantanamida C5H11NO3 6 1-Hidroxietil-3-Homopiperazina C7H14N2O2 7 1-(2-hidroxietil)-2-Imidazolidinona C5H10N2O2 8 1-Hidroxietil-2-Piperazinona C6H12N2O2 9 4-Hidroxietil-2-piperazinona 10 3-Hydroxietilamino-N-Hidroxietilpropanamida C7H16N2O3 11 2-hidroxietilamino-N-Hidroxietilacetamida. C6H14N2O3

Conclusiones -La caracterización y separación del deposito indico que esta constituido por 92,2% p/p de agua y elementos volátiles. La porción orgánica corresponde al 6,4% p/p. -La caracterización de la fracción orgánica por las técnicas espectroscópicas de IR, GC/MS y RMN de 1H y 13C., mostro que esta fracción esta compuesta mayoritariamente por monoetanolamina (MEA), y sus productos de degradación, tales como ozaxolidonas, imidazolidonas. -También se identificaron señales correspondientes a compuestos de imidazolinas. -Los fenómenos de espumación y taponamientos han sido observados en las plantas de aminas. -De acuerdo a lo mostrado en este estudio se evidencio que el taponamiento por degradación de aminas, pueden ocurrir en gasoductos.

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