Jul 13,2026
El gas natural, el gas de refinación y el gas licuado del petróleo (GLP) suelen contener sulfuro de hidrógeno (H 2S) y dióxido de carbono (CO 2). Estos gases ácidos deben eliminarse antes de que el gas pueda transportarse o someterse a un procesamiento adicional. Entre las tecnologías disponibles para el tratamiento de gases, la absorción con aminas sigue siendo la más utilizada debido a su alta eficiencia de eliminación y a la capacidad de regenerar el disolvente para su funcionamiento continuo.
En las plantas modernas de endulzamiento de gas, los disolventes como el MDEA (metildietanolamina), el DEA (dietanolamina) y el MEA (monoetanolamina) circulan continuamente entre el absorbedor y el regenerador. Aunque estos disolventes aminados son reciclables, se contaminan gradualmente durante su funcionamiento a largo plazo. Se acumulan hidrocarburos pesados, productos de degradación, sales estables al calor, partículas de corrosión, aceites lubricantes y otras impurezas en la solución en circulación. Una vez que la contaminación alcanza un determinado nivel, el rendimiento general del sistema aminado comienza a disminuir.
Por esta razón, la filtración con carbón activado se ha convertido en un componente estándar en muchos sistemas de tratamiento con aminas. En lugar de eliminar directamente el H₂S, el carbón activado mantiene la limpieza del disolvente, lo que permite que la solución amínica opere con la eficiencia prevista durante un período mucho más prolongado.
Cada unidad de amina está expuesta a contaminantes provenientes de múltiples fuentes. El gas de alimentación suele introducir hidrocarburos condensables, aceites de compresor y partículas sólidas finas. Al mismo tiempo, la corrosión interna genera sulfuro de hierro y partículas de óxido, mientras que el calentamiento repetido durante la regeneración del solvente produce gradualmente compuestos de degradación que se disuelven en la solución de amina.
Muchos de estos contaminantes no pueden eliminarse mediante filtros mecánicos convencionales, ya que están disueltos y no suspendidos. A medida que aumenta la contaminación, los operadores suelen observar espumado inestable, menor eficiencia de absorción, mayor caída de presión y mayores pérdidas de solvente. En casos graves, una contaminación excesiva incluso puede obligar a una parada no planificada para reemplazar el solvente o limpiar el equipo.
Entre varios disolventes aminados, el MDEA se utiliza ampliamente debido a su excelente selectividad para la eliminación de H₂S. Sin embargo, la operación prolongada conlleva inevitablemente la acumulación de hidrocarburos, sales térmicamente estables, productos de degradación, partículas de hierro y otros contaminantes. Estas impurezas no solo reducen la eficiencia de desulfuración, sino que también generan uno de los mayores desafíos operativos en las plantas de aminas: la espumación de la amina.
La espumación de la amina es una de las causas más comunes de pérdidas operativas. Una espumación severa provoca arrastre de líquido, mayor diferencia de presión en los absorbedores y regeneradores, reducción de la capacidad de procesamiento y menor eficiencia de transferencia de masa. En consecuencia, el gas natural tratado puede no cumplir con las especificaciones de H₂S. Además, grandes cantidades de solución de amina pueden ser arrastradas aguas abajo junto con la espuma, ocasionando pérdidas químicas continuas. Con frecuencia, los operadores se ven obligados a reducir la capacidad de producción de la planta e inyectar continuamente agentes antiespumantes, lo que incrementa significativamente los costos operativos.
Las causas principales de la espumación son los hidrocarburos pesados (C5+), los aceites lubricantes, los aceites para compresores, los sólidos en suspensión y los productos de degradación de las aminas. Estas sustancias actúan como tensioactivos, reduciendo la tensión superficial de la solución de amina y favoreciendo la formación persistente de espuma.
Por lo tanto, mantener la calidad del solvente es tan importante como seleccionar la formulación adecuada de amina.
El carbón activado granular (GAC, por sus siglas en inglés) se instala normalmente en un circuito de filtración en derivación, donde una parte de la amina pobre pasa continuamente a través del lecho de carbón activado antes de regresar al proceso.
Gracias a su estructura altamente desarrollada de poros y a su enorme superficie interna, el carbón activado adsorbe eficazmente una amplia gama de contaminantes orgánicos disueltos.
A diferencia de los filtros de cartucho o de bolsa, que eliminan principalmente sólidos en suspensión, el carbón activado captura hidrocarburos, productos de degradación, tensioactivos, ácidos orgánicos y otros compuestos responsables de la contaminación del disolvente. Al eliminar continuamente estas impurezas, el carbón activado mantiene la calidad del disolvente sin interrumpir la operación de la planta.
Un disolvente más limpio no solo mejora la eficiencia del tratamiento de gases, sino que también prolonga la vida útil del disolvente, reduce la frecuencia de reemplazo y disminuye los costos operativos a largo plazo.
En los sistemas de circulación de aminas, la adsorción mediante carbón activado es uno de los métodos más eficaces para prevenir la espumación y la contaminación. En lugar de simplemente atrapar partículas, el carbón activado elimina los contaminantes mediante adsorción, un proceso de separación superficial impulsado por interacciones moleculares.
Carbono activado elimina eficazmente las sales termoestables, los productos de degradación, los hidrocarburos, los agentes espumantes y las impurezas coloreadas de las soluciones de amina. En los sistemas de MDEA, su función principal es eliminar los hidrocarburos y los contaminantes responsables de la formación de espuma.
La espuma es uno de los problemas operativos más comunes en las unidades de tratamiento con aminas. La espuma estable reduce el contacto gas-líquido dentro del absorbedor, disminuyendo la eficiencia de eliminación de H 2S y CO₂, mientras incrementa la arrastre del solvente y el consumo energético en la regeneración.
La experiencia en campo demuestra constantemente que la espuma excesiva está estrechamente asociada con la acumulación de contaminantes orgánicos en el solvente. El carbón activado reduce eficazmente la concentración de estos compuestos, lo que hace que la espuma sea menos estable y permite que las burbujas colapsen más rápidamente.
Los estudios sobre soluciones contaminadas de MDEA han demostrado que un contacto suficiente entre el carbón activado y el disolvente mejora significativamente la eficiencia de eliminación de contaminantes. Las plantas equipadas con una filtración eficaz mediante carbón activado experimentan, por lo general, menos incidentes de espumación, una operación más estable y una mayor vida útil del disolvente.
La investigación también indica que el rendimiento desespumante del carbón activado depende directamente tanto del tiempo de contacto como de la dosis. Por lo general, se requiere un tiempo mínimo de contacto de aproximadamente 15 minutos para lograr una eliminación satisfactoria de contaminantes y una reducción de la espuma. Aumentar la dosis de carbón activado suprime aún más la espumación, y los estudios reportan una relación casi lineal hasta aproximadamente el 50 % en peso. Las mediciones de tensión superficial han confirmado que las soluciones de MDEA con espumación severa pueden purificarse hasta alcanzar prácticamente una condición libre de espuma tras un tratamiento adecuado con carbón activado.
No todos los carbones activados activados desempeñan de manera equivalente en aplicaciones de filtración de aminas. La eficiencia de adsorción depende de la estructura de los poros, la materia prima, la resistencia mecánica y la distribución del tamaño de partícula.
Un carbón activado granular de alta calidad debe poseer una red de poros bien desarrollada, capaz de adsorber contaminantes orgánicos, al tiempo que mantiene una excelente dureza para soportar operaciones continuas con mínima abrasión.
Para refinerías y plantas de procesamiento de gas natural, la selección del carbón activado adecuado afecta directamente el rendimiento de la purificación. Los criterios clave de selección incluyen:
Número de yodo: Indica la capacidad de adsorción para moléculas pequeñas. El carbón activado para filtración de aminas normalmente requiere un valor de yodo superior a 900 mg/g, siendo que, por lo general, valores de yodo más altos ofrecen un mejor rendimiento de adsorción.
Estructura de los poros: Este es el factor más crítico. Los hidrocarburos pesados, las gomas y las asfaltenas son moléculas relativamente grandes, por lo que resulta esencial una estructura bien desarrollada de mesoporos (2–50 nm) y macroporos (> 50 nm). El carbón activado a partir de cáscara de coco es rico en microporos y es ideal para adsorber pequeños productos de degradación, mientras que el carbón activado granular a base de carbón mineral ofrece una mayor proporción de mesoporos, lo que lo hace más adecuado para eliminar hidrocarburos y sustancias espumantes. Una microporosidad excesiva por sí sola puede obstruirse con moléculas pequeñas y reducir la adsorción de contaminantes de mayor tamaño.
Resistencia mecánica: En sistemas líquidos presurizados con circulación continua, el carbón activado de baja resistencia se desintegra fácilmente en partículas finas, lo que puede agravar la formación de espuma y obstruir los filtros de precisión aguas abajo. Generalmente se recomienda una dureza superior al 95 %.
Área superficial: Se recomienda un área superficial específica de al menos 800 m²/g para garantizar una capacidad de adsorción suficiente, mientras que los productos premium suelen superar los 1 000 m²/g.
Seleccionar el carbón activado adecuado y supervisar periódicamente la calidad del disolvente pueden mejorar significativamente el rendimiento de filtración y prolongar la vida útil.
En una gran planta de procesamiento de gas natural que sufría espumación severa de MDEA, sustituir el medio filtrante por carbón activado granular de *malla 8/30 eliminó por completo la espumación, restableció los diferenciales de presión normales tanto en el absorbedor como en el regenerador, estabilizó los niveles de H 2S dentro de las especificaciones del gas producto, redujo las pérdidas por arrastre de amina en más del 70 % y disminuyó drásticamente el consumo de químicos antiespumantes.
En otra instalación, carbón activado a base de carbón el filtro instalado aguas abajo de la bomba de circulación de amina redujo la espumación en un 90 %, mejoró la estabilidad general del sistema y disminuyó el consumo energético de regeneración en aproximadamente un 15 %. Los informes del sector también indican que los sistemas de filtración con carbón activado correctamente diseñados pueden reducir los costos de reposición de amina entre un 15 % y un 30 %, mientras que reducen las paradas no planificadas en casi un 50 %.
Conclusión
Aunque el carbón activado no sustituye a los solventes aminados para la eliminación de gases ácidos, desempeña una función fundamental para mantener la limpieza del solvente y garantizar el funcionamiento estable de las unidades de endulzamiento de gas. Al eliminar los contaminantes orgánicos disueltos que los filtros mecánicos no pueden capturar, el carbón activado minimiza la espumación, reduce la obstrucción, mejora la eficiencia del tratamiento de gas y prolonga la vida útil del solvente.
A medida que las instalaciones de procesamiento de gas natural siguen centrándose en la fiabilidad operativa y la reducción de costos, un sistema de filtración con carbón activado correctamente diseñado sigue siendo una de las inversiones más prácticas y rentables para maximizar el rendimiento a largo plazo de las plantas de tratamiento con aminas.
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