Estudio del comportamiento interfacial de sistemas acuosos de alcanolaminas y sustancias térmicamente estables

El gas natural es una fuente de energía con gran demanda a nivel mundial, al ser extraído contiene contaminantes dentro de los que destacan el ácido sulfhídrico y el dióxido de carbono, ambos denominados gases ácidos. El proceso de remoción de estos contaminantes se denomina endulzamiento, y la tecnología más empleada para esto es la absorción con soluciones acuosas de alcanolaminas. Las soluciones acuosas de alcanolaminas son empleadas generalmente como solventes químicos para la absorción. Después del paso de absorción el solvente es sometido a un incremento de temperatura en una torre de desorción para ser regenerado y ser reusado en la absorción. Durante las etapas descritas ocurre descomposición o degradación de las alcanolaminas. La degradación de las alcanolaminas produce compuestos térmicamente estables (CTE) como producto de reacciones no reversibles y otros compuestos cuyas reacciones sí son reversibles. Estudios de investigación realizados en el Instituto Mexicano del Petróleo, han mostrado que existe una relación directa entre la tensión superficial líquido/vapor de soluciones acuosas de alcanolaminas y su capacidad de absorción, así como con la formación de espuma en las torres de absorción, lo que lleva a la formulación de la hipótesis de esta tesis. La hipótesis de esta tesis señala que para los sistemas estudiados el comportamiento de formación de espuma es directamente proporcional a su tensión superficial. Así entonces, las soluciones acuosas de alcanolamina que presenten la menor tensión superficial deberán presentar baja espumación. Esta hipótesis está basada en los siguientes trabajos: En el articulo por Águila-Hernández et. al. (2007) se reportan datos del índice de estabilidad de espuma y tensión superficial de soluciones acuosas con una, dos y tres alcanolaminas; en el trabajo de tesis de Camacho Amador (2008), realizado en el instituto Mexicano del Petróleo, se reportan valores de densidad, tensión superficial y espumación de soluciones acuosas con dos diferentes alcanolaminas y en el trabajo de tesis de del Castillo Rodríguez (2009), efectuado también en el Instituto Mexicano del Petróleo, se reportan resultados de espumación para soluciones acuosas de una, dos y tres alcanolaminas en presencia de CTE. En estos trabajos se señala que un incremento de temperatura corresponde a una disminución en la tensión superficial y por consecuencia, de la espumación. Con la finalidad de contribuir con la generación de resultados fisicoquímicos que formen parte de bases de datos para soluciones acuosas de alcanolaminas, en este trabajo de tesis se determinó experimentalmente la densidad, la tensión superficial liquido-vapor y el índice de estabilidad de espuma del sistema conformado por una solución acuosa de 1-amino-2-propanol (MIPA). La presencia de CTE se evaluó empleando oxalato de sodio, formiato de sodio, ácido fórmico y ácido acético, cada uno en una solución acuosa a dos concentraciones diferentes (tres mil y cinco mil partes por millón) en un rango de temperaturas de (298.15 a 343.15) K en incrementos de 10 K, para el estudio de densidades y tensión superficial, y a (253.15 y 263.15) K para el estudio de espumación. Para el estudio de densidad se utiliza un densímetro de tubo vibrante, dichos resultados presentan una incertidumbre de ± 0.0044 g/cm3, para la determinación de tensión superficial liquido-vapor se aplicó el método de la gota pendiente, en estos resultados existe una incertidumbre de ± 0.22 mN/m y para la determinación del índice de estabilidad de espuma se utilizó un dispositivo basado en el método neumático con régimen estacionario con flujo constante de gas natural, los resultados tienen una incertidumbre de ± 0.35 s. Los resultados muestran que al aumentar la concentración de CTE, la densidad, la tensión superficial y el índice de estabilidad de espuma aumentan, aunque al aumentar la temperatura del sistema, todas estas propiedades disminuyen, estos resultados permiten proponer la posible aplicación de 1-amino-2-propanol como disolvente alternativo en los procesos industriales de purificación de corrientes gaseosas ricas en hidrocarburos