El documento presenta una introducción al procesamiento de gas natural. Explica que el gas natural extraído debe ser procesado para eliminar impurezas y separarlo en gas seco y líquidos de gas natural. Describe los objetivos del procesamiento, que incluyen cumplir con especificaciones para transporte y mercados, y maximizar la recuperación de productos valiosos como el etano. También presenta información general sobre la catálisis en procesos petroquímicos de transformación de gas natural.

1.  Torres Gomez Victor German
 Salcedo Ccallohuanca Mishael
 Calderon Chillitupa Carlos Alberto
GRUPO 4
Cusco, 23 de julio del 2023

2. INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE GAS NATURAL
Una vez extraído de los
reservorios el Gas Natural,
Metano y
proporciones
variables de
otros
hidrocarburos
(etano,
propano,
butanos y
condensados
C5+) y de
contaminantes
diversos,
Debe ser procesado para
acondicionarlo, eliminándole
impurezas, separarlo en dos
fracciones denominadas gas seco y
líquidos de gas natural (LGN) o
condensados.
Gas natural que contiene cantidades menores
de hidrocarburos más pesados que el metano.
La transformación del GN de
estado gaseoso a líquido.
Esto se realiza en la planta
de PERU LNG, donde el gas
atraviesa bajas temperaturas
(-163 °C) para lograr reducir
su volumen 600 veces y así
facilitar su almacenaje y
transporte.
Incluyen: propano, butano, pentano, hexano y
heptano, pero no metano ni etano, debido a que
estos hidrocarburos necesitan refrigeración para
licuarse.

3. GAS NATURAL Y SU COMPOSICION DESDE EL PUNTO DE VISTA
DE SU PROCESAMIENTO
• En la boca de pozo el gas natural, es una mezcla de componentes
hidrocarburos y otros que no son hidrocarburos.
• Entre los hidrocarburos se encuentra el metano, etano, propano, butano,
pentano, hexano y una breve proporción de compuestos más pesados que en
el caso del Yacimiento de Camisea llega hasta hidrocarburos con 12-13
átomos de carbono en su estructura.
• Elementos que no son hidrocarburos: H2S, CO2, N, Hg, H2O, MERCAPTANOS,
CS2.
• Gas acido: cuando el contenido de CO2 es >a 5% en volumen y cuando el
contenido de H2S es mayor a 5.7 miligramos por metro cubico.
• Gas dulce: cuando los contenidos mencionados anteriormente son < a 5%.
• Los elementos contaminantes deben ser retirados según el uso.
• Por ejemplo el CO2, al no tener poder calorífico, reduce el poder calorífico
del gas natural y es un agente corrosivo.
• El H2S, es muy peligroso por ser inflamable, toxico e incoloro, que se
acumula en espacios confinados.
• Los contaminantes generar el efecto invernadero debido a su combustión.
• El azufre produce lluvia acida

4. Los procesos petroquímicos de
transformación del gas natural yla
catálisis.
 PROCESAMIENTO DE GAS NATURAL
El gas natural obtenido que entra a las baterías de separación está constituido por metano y proporciones variables de otros hidrocarburos que pueden ser etano, propano, butanos y condensados constituidos
por pentano y fracciones más pesadas y por contaminantes diversos.
La primera etapa del procesamiento lo constituye la recepción del gas y condensados y la separación física inicial de líquido y gas.
Esto se realiza en un separador de fases bifásico o trifásico o en una batería de separadores bifásicos y trifásicos operando a diferentes condiciones de presión y temperatura. Estas plantas iniciales de
separación pueden contener unos equipos especiales denominados slug cátchers que sirven para separar los slugs que pudieran llegar desde los campos en una fase gaseosa, una fase líquida y una fase acuosa.
La Planta de Procesamiento de Gas de las Malvinas que trata el gas de los Yacimientos de Camisea en el Cusco Perú dispone de baterías de slug cátchers.
Los Líquidos de Gas Natural obtenidos en esta primera etapa de separación se pueden enviar a un proceso denominado como
Estabilización de Condensados que tiene por objetivo preparar (mediante procesos de separación físicos) estos Condensados para que salgan del Límite de Baterías de la Planta de Procesamiento
como Condensados en especificación. Cada Planta de Procesamiento de gas por razones comerciales y de seguridad tiene sus propias especificaciones para sus productos que son gas seco y los condensados
que son enviados por poliductos u otros medios a las Plantas de Fraccionamiento.
El gas en la Planta de Procesamiento puede pasar por uno o más de los siguientes procesos: Deshidratación o remoción del vapor de agua para prevenir la formación de sólidos hidrocarburo / agua llamados
hidratos y la corrosión de la tubería de transporte y de los equipos de procesamiento. La deshidratación con glicol suele realizarse en la mayoría de los casos.
También por la eliminación de compuestos ácidos (H2S y CO2) debido a sus propiedades corrosivas que afectarían a los ductos de transporte y a los usuarios finales. En caso de emplearse estos procesos, el gas
alimentado se denomina “amargo”, el producto “gas dulce” y el proceso se conoce generalmente como “endulzamiento”.
Las tecnologías disponibles para el endulzamiento son: Absorción en soluciones con Amina; Proceso con carbonatos; Absorbentes en lecho sólido; Absorción Física, Adsorción química. Los principales procesos
son Absorción de Gases y Adsorción.
La remoción de mercurio cuando está presente en el gas y finalmente (de manera opcional) la remoción del nitrógeno contenido en el gas cuando se requiere incrementar el poder calorífico del gas y a la vez
disminuir el volumen de gas a ser transportado.
Una vez tratado el gas, debe ser separado en una fase vapor y una fase líquida en la que se busca la recuperación y separación de etano y/o propano y los hidrocarburos licuables más pesados, presentes en el
gas, mediante alguna tecnología apropiada.
En la actualidad, para los procesos de recuperación de etano y/o propano e hidrocarburos más pesados, se dispone de las siguientes tecnologías:
Refrigeración Simple.
Refrigeración en Cascada.
Absorción Simple.
Absorción Refrigerada.
Absorción Mejorada.
Turbo Expansión Criogénica.
A continuación, de la separación del gas en una fracción en fase vapor y una en fase líquida, el gas seco se envía por medio de gasoductos a los mercados donde se le comercializa mientras que los Líquidos
del Gas Natural (LGN o condensados) se suelen enviar a Plantas de Fraccionamiento donde los hidrocarburos líquidos se separan unos de otros, obteniéndose corrientes ricas en etano, propano, butanos y
gasolina natural. En ocasiones también resulta conveniente separar el isobutano del n-butano para usos muy específicos.
En el caso de los condensados de Camisea su procesamiento da un producto adicional denominado destilado medio para su mezcla con diésel (Medium Distillate Blending Stock- MDBS).
muestran los diversos procesos que se pueden aplicar al gas natural.

6.  OBJETIVOS DEL PROCESADO DEL GAS NATURAL
Cuando se diseña una Planta de Procesamiento de Gas Natural, se debe tener en consideración que usualmente la remoción de contaminantes
está determinada por los requisitos aguas abajo, tanto para el gas seco como para los condensados.
Desde el inicio de la industria del gas natural fue muy claro que el tratamiento y procesamiento del gas natural estaban regidos por la necesidad
de transportar el gas natural y sus condensados hasta un mercado específico y satisfacer en dicho mercado necesidades específicas de los
consumidores del gas y los condensados.
Es claro también, que de manera general los requisitos de remoción, tratamiento y separación de gas y condensados están determinados por los
requisitos aguas abajo(gasoductos, plantas de fraccionamiento, plantas de licuefacción gas natural, plantas de gas a líquidos, etc.) y por la
economía (margen etano como gas seco versus etano como insumo petroquímico, margen gas de alto poder calorífico versus margen de gas y
líquidos de gas natural, etc.).
Estos requerimientos pueden ir desde simplemente cumplir una especificación de transporte de gas en gasoductos o hasta el extremo de que sea
posible obtener una máxima recuperación de etano para alimentar plantas de etileno con los condensados de gas natural.
Las fuerzas motrices que guían las configuraciones de recolección, tratamiento y separación de gas natural son las siguientes: la localización, es
decir dónde está el gas y donde están los mercados; cuales productos se pueden suministrar a dichos mercados; cuales son las especificaciones
para dichos productos; calidad del gas y sus características, es decir los contaminantes del gas (H2S y CO2) y la cantidad de hidrocarburos
condensables en el gas, las condiciones de recolección del gas, y la presión disponible para el gas.
Finalmente, hay que analizar la economía global para la recolección y el procesado, al hacerlo hay tomar en cuenta las condiciones actuales y
condiciones futuras en los mercados, contratos presentes y futuros, márgenes relativos del gas seco frente al petróleo, márgenes de los líquidos
del gas natural frente a los insumos petroquímicos, etc.
A manera de ejemplo, si sólo se desea transportar el gas a un sistema público de gasoductos, se debe cumplir con que el gas tenga un porcentaje
mínimo de metano, mayor al 70% y contenidos máximos de condensados etano (10%), propano (5%) y butano (2%), así como contenidos máximos de
contaminantes: dióxido carbono (3%), sulfuro de hidrógeno (5 mg/m3); además el gas debe estar libre de líquidos ya gua libre a condiciones de
transporte del gasoducto.
Cuando se prepara gas natural para su posterior licuefacción el gas debe cumplir las siguientes restricciones: el contenido de dióxido de carbono
debe ser menor a 100 ppm para evitar el congelamiento equipos, el contenido de sulfuro de hidrógeno debe ser menor a 4 ppm, el contenido de
agua debe ser menor a 1 ppm y el contenido de mercurio debe ser menor a 1 µgr/Nm3 para evitar la corrosión en los intercambiadores
de aluminio presentes en las plantas de gas natural licuefactado.
De manera general cada aplicación de procesamiento debe cumplir criterios de diseño para lograr rentabilidad, estos criterios dependerán de las
características del gas disponible y de los mercados específicos para el gas y los condensados.
Con relación a los condensados del gas natural (Líquidos del Gas Natural) su recuperación y separación suele caer dentro de una de las tres
categorías siguientes: máximo propano, máximo etano, recuperación y reyección flexible de etano.
En la recuperación de condensados se tienen los siguientes parámetros importantes: presión del gas, contenido de dióxido de carbono (CO2),
contenido de condensados, porcentajes de recuperación de cada uno de los condensados esperado, especificaciones de líquidos y condensados:
etano, propano, butano, gasolina natural.
Las especificaciones del gas seco y de los Líquidos del Gas Natural varían mucho y se negocian entre compradores y vendedores.
Estas especificaciones impactan en el procesado del gas natural.

7. Se muestran las especificaciones
contractuales para el gas de Camisea.

9. Catálisis
 La catálisis es el proceso por el cual se aumenta la velocidad de
una reacción química, debido a la participación de una sustancia
llamada catalizador; aquellas que desactivan la catálisis son
denominados inhibidores.
 Una característica importante es que la masa del catalizador no se
modifica durante la reacción química, lo que lo diferencia de
un reactivo, cuya masa va disminuyendo a lo largo de la reacción.
 En la síntesis de muchos de los productos químicos industriales más
importantes existe una catálisis, ya que esta puede disminuir el tiempo
que requiere. El envenenamiento de los catalizadores, que
generalmente es un proceso no deseado, también es utilizado en la
industria química.
 Por ejemplo, en la reducción del etino a eteno, el
catalizador paladio (Pd) es «envenenado» parcialmente con acetato de
plomo (II), Pb(CH3COO)2. Sin la desactivación del catalizador,
el eteno producido se reduciría posteriormente a etano.
Esquema de la hidrogenación de un
doble enlace C=C, catalizada por
un metal.

10. Catálisis
Generalidades
 El catalizador funciona proporcionando un camino de reacción alternativo al producto de
reacción. La velocidad de la reacción aumenta a medida que esta ruta alternativa tiene una
menor energía de activación que la ruta de reacción no mediada por el catalizador.
La dismutación del peróxido de hidrógeno para dar agua y oxígeno es una reacción que está
fuertemente afectada por los catalizadores:
2 H2O2 → 2 H2O + O2
 Esta reacción está favorecida, en el sentido de que los productos de reacción son más
estables que el material de partida, sin embargo, la reacción no catalizada es lenta. La
descomposición del peróxido de hidrógeno es de hecho tan lenta que las soluciones de
peróxido de hidrógeno están disponibles comercialmente.
 Tras la adición de una pequeña cantidad de dióxido de manganeso, el peróxido de hidrógeno
reacciona rápidamente de acuerdo a la ecuación anterior. Este efecto se ve fácilmente por
la efervescencia del oxígeno. El dióxido de manganeso puede ser recuperado sin cambios, y
volver a utilizarse de forma indefinida, y por lo tanto no se consume en la reacción. En
consecuencia, el dióxido de manganeso cataliza esta reacción.

11. Catálisis
Principios generales de la catálisis
Mecanismo típico
 Los catalizadores generalmente reaccionan con uno o más de los reactivos para formar productos intermedios que, posteriormente,
conducen al producto final de reacción. En el proceso se regenera el catalizador. El siguiente esquema es típico de una reacción
catalítica, donde C representa el catalizador, X e Y son los reactivos, y Z es el producto de la reacción de X con Y:
X + C → XC (1)
Y + XC → XYC (2)
XYC → CZ (3)
CZ → C + Z (4)
 Aunque el catalizador es consumido por la reacción 1, posteriormente es producido por la reacción 4, por lo que la reacción global es:
X + Y → Z
 Como el catalizador se regenera en una reacción, a menudo bastan pequeñas cantidades del catalizador para incrementar la velocidad de
una reacción. Sin embargo, en la práctica los catalizadores son algunas veces consumidos en procesos secundarios.
 Como ejemplo de este proceso, en 2008, investigadores daneses revelaron por primera vez la secuencia de sucesos cuando el oxígeno y
el hidrógeno se combinan en la superficie del dióxido de titanio (TiO2, o titania) para producir agua. Con una serie de imágenes de
microscopía de efecto túnel a intervalos, determinaron que las moléculas sufren adsorción, disociación y difusión antes de reaccionar.
Los estados intermedios de reacción fueron: HO2, H2O2, luego H3O2 y el producto final de la reacción (dímeros de la molécula de
agua), tras lo cual la molécula de agua se desorbe de la superficie del catalizador.

12. Catálisis
Principios generales de la catálisis
Catálisis y energética de la reacción
 Los catalizadores funcionan proporcionando un mecanismo
(alternativo) que involucra un estado de transición diferente y
una menor energía de activación. El catalizador puede
aumentar la velocidad de reacción o de la selectividad, o
permitir que la reacción ocurra a menores temperaturas. Este
efecto puede ser ilustrado con una distribución de Boltzmann y
un diagrama de perfil de energía.
 Los catalizadores no cambian el rendimiento de una reacción.
 La unidad derivada SI para medir la actividad catalítica de un
catalizador es el katal, que es igual a moles por segundo. La
actividad de un catalizador puede ser descrita por el número de
conversiones, o TON (del inglés turn over number), y la
eficiencia catalítica por la frecuencia de conversiones, TOF (del
inglés turn over frequency). El equivalente bioquímico es la
unidad de actividad enzimática.
 El catalizador estabiliza el estado de transición más que de los
que estabiliza el material inicial. Disminuye la barrera cinética
al disminuir la diferencia de energía entre el material inicial y
el estado de transición.
Diagrama genérico de energía potencial
mostrando el efecto de un catalizador en
una hipotética reacción química
exotérmica X + Y para producir Z. La
presencia del catalizador abre un camino
de reacción diferente (mostrado en rojo)
con una energía de activación menor. El
resultado final y la termodinámica global
son la misma.

13. Catálisis
Tipos de catálisis
 Catalizadores enzimáticos: Son aquellos que realizan procesos mediante enzimas, estos son
más empleados en las áreas industriales, una de ellas es la farmacéutica.
 Catalizadores heterogéneos: Los catalizadores heterogéneos son aquellos que actúan en una
fase diferente que los reactivos. La mayoría de los catalizadores heterogéneos son sólidos
que actúan sobre sustratos en una mezcla de reacción líquida o gaseosa.
 Catalizadores homogéneos: Normalmente los catalizadores homogéneos están disueltos en
un disolvente con los sustratos.
 Electrocatalizadores: En el contexto de la electroquímica, específicamente en la ingeniería
de las pilas de combustible, que contienen varios metales los catalizadores se utilizan para
mejorar las velocidades de las semirreacciones que conforman la pila de combustible.
 Organocatálisis: Mientras que los metales de transición a veces atraen más la atención en el
estudio de la catálisis, las moléculas orgánicas que no contengan metales también pueden
poseer propiedades catalíticas. Normalmente, los catalizadores orgánicos requieren una
mayor carga (o cantidad de catalizador por unidad de cantidad de reactivo) que los
catalizadores basados en metales de transición, pero estos catalizadores suelen estar
disponibles comercialmente en grandes cantidades, ayudando a reducir los costos.
 Nanocatálisis: El principio de la nanocatálisis se basa en la premisa de que los materiales
catalíticos aplicados en la nanoescala tienen mejores propiedades, en comparación con lo
que exhiben en una macroescala.

14. Catálisis
Inhibidores, venenos y promotores
 Las sustancias que reducen la acción de los catalizadores son llamadas inhibidores
catalíticos si son reversibles, y venenos catalíticos si son irreversibles.
 Los promotores son sustancias que aumentan la actividad catalítica, en particular
cuando no son catalizadores en sí mismos.
 El inhibidor puede modificar la selectividad además de la velocidad. Por ejemplo, en
la reducción del etino a eteno, el catalizador es paladio (Pd), parcialmente
"envenenado" con acetato de plomo (II) (Pb(CH3COO)2). Sin la desactivación del
catalizador, el etileno producido se reducirá aún más, hasta etano.
 El inhibidor puede producir este efecto por ejemplo, envenenando selectivamente
solo a ciertos tipos de sitios activos.
 Otro mecanismo es la modificación de la geometría de la superficie. Por ejemplo, en
las operaciones de hidrogenación, grandes planchas de superficie metálica funcionan
como lugares de catálisis hidrogenolítica mientras que los sitios que catalizan la
hidrogenación de los insaturados son menores. Así, un veneno que cubre la superficie
al azar tienden a reducir el número de grandes planchas no contaminada, pero dejan
proporcionalmente más sitios pequeños libres, así se cambia la hidrogenación frente
a la hidrogenolisis selectiva. También son posibles otros muchos mecanismos.