Estudo do desempenho de resinas poliméricas para remoção de H2S do gás natural

The natural gas (NG) is a clean energy source and found in the underground of porous rocks, associated or not to oil. Its basic composition includes methane, ethane, propane and other components, like carbon dioxide, nitrogen, hydrogen sulphide and water. H2S is one of the natural pollutants of the natural gas. It is considered critical concerning corrosion. Its presence depends on origin, as well as of the process used in the gas treatment. It can cause problems in the tubing materials and final applications of the NG. The Agência Nacional do Petróleo sets out that the maximum concentration of H2S in the natural gas, originally national or imported, commercialized in Brazil must contain 10 -15 mg/cm3. In the Processing Units of Natural Gas, there are used different methods in the removal of H2S, for instance, adsorption towers filled with activated coal, zeolites and sulfatreat (solid, dry, granular and based on iron oxide). In this work, ion exchange resins were used as adsorbing materials. The resins were characterized by thermo gravimetric analysis, infrared spectroscopy and sweeping electronic microscopy. The adsorption tests were performed in a system linked to a gas-powered chromatograph. The present H2S in the exit of this system was monitored by a photometrical detector of pulsing flame. The electronic microscopy analyzes showed that the topography and morphology of the resins favor the adsorption process. Some characteristics were found such as, macro behavior, particles of variable sizes, spherical geometries, without the visualization of any pores in the surface. The infrared specters presented the main frequencies of vibration associated to the functional group of the amines and polymeric matrixes. When the resins are compared with sulfatreat, under the same experimental conditions, they showed a similar performance in retention times and adsorption capacities, making them competitive ones for the desulphurization process of the natural gas

O gás natural (GN) é uma fonte de energia limpa encontrada no subsolo de rochas porosas, associado ou não ao petróleo. Sua composição básica inclui metano, etano, propano e outros componentes, como dióxido de carbono, nitrogênio, ácido sulfídrico e água. H2S é um dos poluentes naturais do gás natural. É considerado crítico no que se refere à corrosão. Sua presença depende da origem, bem como do processo usado no tratamento do gás. Ele pode acarretar problemas nas tubulações e aplicações finais do GN. A Agência Nacional de Petróleo estabelece que a concentração máxima de H2S no gás natural, de origem nacional ou importado, comercializado no Brasil contenha no máximo 10 15 mg/m3. Nas Unidades de Processamento do Gás Natutal, diferentes métodos são usados na remoção de H2S, por exemplo, em torres de adsorção recheadas com carvão ativo, zeólitas e Sulfatreat (sólido, seco, granular e baseado em óxido de ferro). Neste trabalho, resinas de troca-iônica foram usadas como material adsorvente. As resinas foram caracterizadas por análise termogravimétrica, espectroscopia de infravermelho e microscopia eletrônica de varredura. Os ensaios de adsorção foram realizados em um sistema acoplado a um cromatógrafo a gás. O H2S presente na saída do sistema foi monitorado por um detector fotométrico de chama pulsante. As análises de microscopia eletrônica demonstraram que a topografia e morfologia das resinas favorecem o processo de adsorção. Características como comportamento macro, partículas de tamanhos variados, geometrias esféricas, sem a visualização de poros na superfície, foram encontrados. Os espectros de infravermelho apresentaram as principais freqüências de vibração associadas aos grupos funcionais das aminas e matrizes poliméricas. Quando comparadas ao sulfatreat, sob as mesmas condições experimentais, as resinas demonstraram semelhante desempenho em tempos de retenção e capacidade de adsorção, tornando-se competitiva para o processo de dessulfurização do gás natural