Espuma: Un Problema Operacional Indeseable En Toda Planta De Amina

1. Defina "espuma" en plantas de amina y explique las consecuencias que produce su presencia.
Cualquier líquido producirá espuma si se le introduce gas más rápido que la desconexión de las dos fases (líquido/gaseoso). Esta desconexión diferencia claramente la aglutinación de burbujas normales de la espuma indeseable en una planta de proceso de aminas.
El líquido libre que se encuentra presentey atrapado entre dos burbujas comienza a drenarse en la medida en que las burbujas suben por la acumulación de gas. Esto también es llamado interface líquida del gas. Este liquido continua drenándose de hasta que la presión interior del gas de cada burbuja es mayor a la tensión superficial del liquido. En este punto la burbuja, o se rompe o se combina con burbujas cercanas. Entre más elástico seala pared de las burbujas, esta será más difícil de romper. Entonces, si las formación de burbujas es más rápida que la ruptura de las burbujas existentes, estas se acumularán en forma de espuma.
Cuando se presentan espumas en plantas de amina, se incrementan los costos de operación y se disminuye la eficiencia en el tratamiento de endulzamiento de la planta.
2. Explique cada uno de losmecanismos de formación y estabilidad de espuma en los procesos de endulzamiento.
• Tensión superficial y tendencia a formar espuma
La tensión superficial es una fuerza que actúa de forma paralela a la superficie que se opone resistencia a incrementar su área. La tendencia a formar espuma se da cuando la tensión superficial es baja, como la de los hidrocarburos líquidos, y las burbujas tienden a rompersefácilmente para formar burbujas más pequeñas pero en mayor cantidad.
• Elasticidad de la pared de burbuja y estabilidad de espuma
El solo hecho de tener una tensión superficial baja no garantiza que la espuma sea estable. Cuando la pared de burbuja se estira y encoje dicha pared tiende a adelgazarse, la capacidad de soportar estos movimientos sin que la pared se adelgace es una función de latensión superficial y el área y se denomina elasticidad de la pared de la burbuja. Una espuma es estable cuando la elasticidad de las paredes de las burbujas que la componen es alta. Los agentes anti-espuma lo que logran es aumentar esta elasticidad logrando una espuma estable.
• Formación de capa gelatinosa y solubilidad de hidrocarburos
A mayor solubilidad de hidrocarburos la tendencia a formarespuma en la solución se incrementa. Así mismo cuando la capa gelatinosa se incrementa, la estabilidad de la espuma es mayor.
Esta capa gelatinosa se forma de moléculas que contienen hidrocarburos de cadena larga y pequeños grupos de terminales polares. Cuando se adicionan hidrocarburos líquidos a las soluciones de aminas es cuando se presenta la mayor cantidad de espuma. Las aminas mássusceptibles a formar espumas estables son las secundarias y terciarias.
La degradación de aminas acidas produce no solo una tensión superficial baja sino la formación de capa gelatinosa y dado que estos productos de degradación de aminas se disuelven en la solución y aun en cantidades pequeñas influyen bastante en la estabilidad de la espuma.
• Drenaje de la pared de burbuja y estabilidad de espumaEl drenaje es la migración del liquido excedente de las paredes de las burbujas hacia las intersecciones de todas las burbujas, cuando una espuma es estable este drenaje ocurre muy despacio. Las fuerzas más representativas que influyen en esta velocidad de drenaje son la fuerza de gravedad (hacia abajo) y el empuje que da el vapor (hacia arriba).
• Sulfuro de hierro y viscosidad superficial
Elsulfuro de hierro se produce por la reacción del acido sulfhídrico presente en el gas natural con partículas de hierro presentes en las tuberías de la planta. Este sulfuro de hierro se concentra en la superficie del liquido formando una especie de polímero, esto aumenta la tensión superficial y retrasa la migración del liquido entre las burbujas. También este material se va agregando en los...