Resumen En las plantas de extracción de gas natural, el dióxido de carbono (CO2) que viaja en la corriente de gas extraída, se separa y se libera a la atmósfera, acompañado de sulfuro de hidrógeno (H2S), agua e hidrocarburos. El objetivo de esta investigación fue diseñar un proceso de purificación de la corriente de CO2 residual, de tal manera que se evite su emisión a la atmósfera y se pueda utilizar en la industria alimenticia. En la industria alimenticia, el CO2 se puede usar en bebidas carbonatadas y como fluido supercrítico, requiriendo una pureza superior a 99,95% mol. Para ello, se seleccionó como caso de estudio un flujo real de 3454 ton/año de CO2 emitido por una planta de tratamiento de gas localizada en Neiva, Colombia y se simularon varios procesos de purificación usando el software ProMax. La purificación y recuperación de CO2 se evaluó mediante (1) absorción química con metildietanolamina (MDEA), (2) deshidratación con trietilenglicol (TEG) combinada con tamiz molécular, y (3) remoción de compuestos livianos (metano-etano) por el proceso criogénico de Ryan Holmes. La combinación de los tres procesos permitió una recuperación de 99,95% de CO2 con una pureza del 99,99% mol, requiriendo una inversión total de USD 412.323 o 53 USD/tCO2. Este CO2 podría ser comercializado a valores superiores a 5000 USD/tCO2 en la industria alimenticia. Además, la combinación de los procesos (1) y (2) arrojó costos de 37 USD/tCO2, produciendo una pureza de CO2 de 99,85% mol, apto para otras aplicaciones de menor pureza en la industria alimenticia o en el recobro mejorado del petróleo.
Abstract In natural gas plants, the carbon dioxide (CO2) traveling in the extracted stream is separated and released to the atmosphere. This stream also contains hydrogen sulfide (H2S), water and hydrocarbons. The purpose of this investigation was to design a process to purify this CO2 stream, to its further use in the food industry. There, the CO2 can be employed in carbonated drinks and as supercritical fluid; requiring a purity higher than 99.95 mol%. Therefore, a real flow of 3454 ton/year CO2 was selected as case of study, which is emitted in a gas treatment plant located in Neiva, Colombia. This stream was simulated in ProMax and subjected to chemical absorption with methyl diethanolamine (MDEA), to a dehydration with diethylene glycol combined with molecular sieve, to a Ryan-Holmes cryogenic process for removing light components (methane and ethane) and their combinations. The combination of the three processes allowed us for a 99.95% CO2 recovery and a 99.99 mol% CO2 purity, requiring capital expenses (CAPEX) of USD 412.323 or 53 USD/tCO2. This CO2 could be commercialized at sell prices as high as 5000 USD/ tCO2 to the food industry. In addition, the combination of the two first processes delivered a CAPEX of 37 USD/tCO2 with a 99.85 mol% CO2 purity, suitable for other applications requiring less purity in the food industry or improved oil recovery.
