azufre

Editorial de la Universidad
Tecnológica Nacional

PROCESO DE AZUFRE LÍQUIDO
(PROCESO CLAUS)

Ing Gerardo Daniel Ortellado – Lic Aníbal Alejandro Gertiser

Procesos Fundamentales Fisicoquímicos y Microbiológicos

Especialización y Maestría en Ingeniería Ambiental
Facultad Regional Bahía Blanca
Universidad Tecnológica Nacional - U.T.N.

2009

PROCESO DE AZUFRE LÍQUIDO
(PROCESOCLAUS)
INDICE

INTRODUCCIÓN _____________________________________________________________ 2
QUÍMICA DEL PROCESO ________________________________________________________ 2
CLAUS URA __________________________________________________________________ 2
Condensador de Contacto __________________________________________________________ 5
Absorbedor de Amina____________________________________________________________ 7
Descripción del proceso _____________________________________________________________ 7

PRODUCCIÓN DE AZUFRE LÍQUIDO
INTRODUCCIÓN

En el procesamiento de crudos se producen altas concentraciones de azufre y nitrógeno
que incrementan la formación de sulfuro de hidrógeno (H2S) y amoniaco (NH3). La mayor
parte del H2S es absorbido por la circulación de una soluciónde amina ( proceso de
DEA), y gran parte del amoniaco es absorbido, junto con cantidades proporcionales de
H2S, en el lavado con agua ( Stripper de aguas agrias).
La Unidad de Recuperación de Azufre (URA) Aplicando un proceso Claus, convierte el
H2S presente en el gas ácido de amina y en el gas agrio de NH3, en azufre elemental (puro), y además el NH3 se descompone en nitrógenono-contaminante (N2) y vapor de agua
(H2O).
La eficiencia de recuperación de azufre típica de la unidad Claus es solo del 94%. La
unidad de Tratamiento del gas residual (UTGR), convierte prácticamente todos los
compuestos azufrados, distintos de H2S, en UTGR, a H2S y luego este es absorbido en
la sección de Aminas, separado con vapor de calefacción (steam-stripped) y reciclado al
Horno de Reacción delSRU. De esta manera la eficiencia global de recuperación es mayor al 99.8%.

QUÍMICA DEL PROCESO
CLAUS URA
La conversión de H2S a azufre se basa en una combustión controlada con aire, donde 1/3
del H2S es oxidado a dióxido de azufre (SO2):
H2S + 3/2 O2

SO2 + H2O + Calor

combustión

(1)

El SO2 reacciona con el H2S restante para formar azufre y vapor de agua de acuerdo a la
reacciónde Claus:
2 H2S + SO2

3 S + 2 H2O + Calor

conversión

(2)

Sumando las reacciones indicadas arriba, la reacción neta es:
3 H2S + 3/2 O2

3 S + 3H2O + Calor

Global

(3)

Casi la mitad del azufre producido se forma en un Horno de Reacción y el resto se produce, por la reacción 2, sobre catalizadores de alumina, en Convertidores. El NH3 es, aparentemente, oxidado como sigue(aunque se cree que el mecanismo predominante consiste en la reacción del NH3 con el SO2):
2 NH3 + 3/2 O2

N2 + 3 H2O

(4)

Mientras que la oxidación de H2S y NH3 en las reacciones 1-4 representan la estequiometría primaria, cantidades menores de H2S y NH3 se descomponen térmicamente para
producir H2 en vez de combustionarse para dar agua (H2O). Esto es conveniente, ya que
esta es la fuenteprimaria de H2 para el reactor en el UTGR.

2

Los hidrocarburos (HCs) contaminantes del gas ácido pueden generar
cundarias indeseables (y algunas deseables); como por ejemplo:
CH4 + 2 O2

CO2 + 2 H2O

(dióxido de carbono)

2 CH4 + O2

2 CO + 4 H2

(monóxido de carbono) (6)

CO2 + H2S

COS + H2O

(sulfuro de carbonilo)

COS + H2S

CS2 + H2O

reacciones se-

(5)(7)

(disulfuro de carbono) (8)

Una parte del COS y del CS2 se convierte a H2S en el Convertidor del URA, y el resto se
convierte en el Reactor (las reacciones son descriptas más adelante en esta sección).
Los hidrocarburos en el gas agrio de NH3 son más fácilmente oxidados a especies menos
problemáticas como CO y CO2, que aquellos en el gas ácido de amina, debido a su cercanía al aire...