Proceso desaufre

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 (PROCESO CLAUS)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 unasolución de 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 nitrógeno no-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 del SRU. De estamanera 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 reacción de Claus: 2 H2S + SO2 3S + 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 predominanteconsiste 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 fuente primaria de H2 para el reactor en el UTGR.

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Loshidrocarburos (HCs) contaminantes del gas ácido pueden generar cundarias indeseables (y algunas deseables); como por ejemplo: CH4 + 2 O2 2 CH4 + O2 CO2 + H2S COS + H2S CO2 + 2 H2O 2 CO + 4 H2 COS + H2O CS2 + H2O (dióxido de carbono) (5)

reacciones se-

(monóxido de carbono) (6) (sulfuro de carbonilo) (7)

(disulfuro de carbono) (8)

Una parte del COS y del CS2 se convierte a H2S en elConvertidor 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 estequiométrico. Como se puede ver en la tabla de abajo, los hidrocarburos tienen una mayor...