proceso claus
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Unidades de Proceso Claus
La recuperación del azufre contenido en los gases agrios de las corrientes de desecho incorpora valor económico a la producción obtenida en las refinerías. También contribuye a mejorar la calidad del aire, pues elimina la incineración del producto que actualmente se realiza a través de las antorchas de combustión de las refinerías.
Las Refinerías La Plata y Luján de Cuyo contarán con sus respectivas unidades de recuperación de azufre el 1º de octubre de 1999. A partir de esa fecha, cada refinería podrá recuperar, en azufre líquido, hasta 60 toneladas/día del producto que ahora se quema con los gases agrios. El azufre así procesado se cotiza actualmente a 60/70 dólares por tonelada.
Tecnología
El proceso Claus, permite recuperar el 96% del azufre contenido en los gases agrios que actualmente se incineran en las antorchas de combustión.
Los gases agrios se originan en los procesos que reducen los compuestos contaminantes de azufre en las corrientes de combustibles que comercializa YPF.
La eliminación de estos gases permite mejorar sustancialmente la preservación del recurso aire, por supresión de emisiones. Por otra parte, permite obtener como producto azufre de alta calidad que se comercializa en el mercado local y que permitirá sustituir las importaciones.
El proceso
La recuperación y conversión de gases agrios se realiza en dos etapas. La primera es un proceso térmico que se produce en un horno de diseño especial, a temperaturas que oscilan entre 900 y 1300ºC. Aquí se logra una conversión de hasta el 70% en peso del azufre ingresado como carga a la unidad. Simultáneamente, el calor producido por la reacción se aprovecha para generar vapor de alta presión que reemplaza al producido por las calderas.
Una segunda etapa de recuperación se logra mediante la utilización de reactores catalíticos que completan la reacción y permiten elevar la conversión a niveles superiores del 96% sobre la carga original.
En este proceso la reacción principal es una oxidación equilibrada de H2S, según las siguientes ecuaciones:
(a) 3 H2S + 3/2 O2 ® 2 H2S + SO2 + H2O
(b) 2 H2S + SO2 « 3S + 2 H2O
Las reacciones se desarrollan sucesivamente en dos etapas:
Etapa térmica (a + b) Etapa catalítica (b)
Producción
Las nuevas unidades de recuperación de azufre, diseñadas para una capacidad máxima de 60 toneladas/día de azufre de pureza superior a 99,5% en peso, funcionarán de acuerdo con el esquema típico de una Unidad Claus como el que reproduce el siguiente gráfico.
Especificación y calidad del producto
Producto: azufre (máximo 60 t/día; mínimo 6 t/día) Color: amarillo brillante a temperatura ambiente Pureza: 99,5% en peso mínima Cenizas: 0,10% en peso máxima Humedad: 1% en peso máxima Acidez: 0,05% en peso máxima Arsénico: 0,25 ppm en peso máxima Selenio y telurio: 2.00 ppm en peso máxima.
Sistemas de seguridad
Cada una de las unidades a incorporar contará con una red de detectores ambientales de ácido sulfhídrico y anhídrido sulfuroso.
Capacitación
El personal involucrado en la operación de las unidades a incorporar deberá tener una capacitación que incluya todos los aspectos operativos, de seguridad y preservación del medio ambiente.
Claus modificado
El proceso empieza del gas amargo que proviene de los pozos productores, en los complejos petroquímicos es donde se lleva a cabo el proceso para la obtención del gas dulce y acido, que de este proviene el azufre liquido.
Tecnología para el procesamiento del gas acido
El proceso Claus original fue desarrollado hace más de 100 años y la reacción se realizaba en una sola etapa catalítica, con rendimientos de 80-90%.La principal limitante de este proceso era la velocidad del gas.No fue hasta 1930 cuando la compañía alemana IG Farben industrie desarrolló un proceso Claus mejorado.
A este nuevo proceso se le denominó Claus modificado y consiste en la oxidación del H2S vía combustión, y una etapa catalítica posterior.
En la etapa térmica el H2S es parcialmente oxidado con oxígeno del aire. Esto se realiza en una cámara de combustión a altas temperaturas (1000-1400 °C).
H2S + 3/2 O2 = SO2 + H2O
En esta etapa térmica se forma SO2, algo de azufre y una porción del H2S permanece sin reaccionar.
H2S + 3/2 O2 = SO2 + H2O
En la etapa catalítica el H2S remanente reacciona con el SO2 sobre un catalizador de alúmina, para formar azufre elemental.
2 H2S + SO2 = 3/X SX + 2 H2O
En el proceso Claus moderno se quema el gas ácido y posteriormente se cuenta con 2 o 3 etapas catalíticas, donde se realiza una reacción exotérmica con mecanismo reductor. Es posible alcanzar eficiencias de recuperación de hasta el 98%, en corrientes ácidas con concentraciones altas (70-80%) de H2S.
Tabla de eficiencia de cada proceso.
Proceso Recup. Licencia Inversión MM Dls Claus 95.0%. Claus Modificado: 96.0%.
Descripción de proceso
Un organigrama de proceso esquemático de una unidad de proceso básica de Claus se demuestra abajo:
La tecnología de Claus se puede dividir en dos pasos, termal y de proceso catalítico. En el paso termal, el gas sulfuro-cargado del hidrógeno reacciona en una combustión substoichiometric en las temperaturas sobre el °C 850 tales que los precipitados elementales del sulfuro en el refrigerador de proceso rio abajo del gas. Los H2S-content y la concentración de otros componentes combustibles (los hidrocarburos o amoníaco) determinan la localización en donde se quema el gas de la alimentación. Los gases de Claus (gas ácido) sin contenido combustible adicional aparte de H2S se queman en las lanzas que rodean una central amortiguan por la reacción química siguiente:
→ 2H2S + 3O2 2SO2 + 2H2O
Los gases que contienen el amoníaco, tal como el gas del separador amargo del agua de la refinería (SWS), o de los hidrocarburos se convierten en la hornilla amortiguan. El suficiente aire se inyecta en la amortiguación para la combustión completa de todos los hidrocarburos y amoníaco. El aire al gas ácido se controla tales que en el total 1/3 de todo el sulfuro de hidrógeno (H2S) está convertido a SO2. Esto asegura una reacción estequiométrica para la reacción de Claus (véase la sección siguiente abajo).
La separación de los procesos de la combustión asegura una dosificación exacta del volumen de aire necesario en función de la composición del gas de la alimentación. Para reducir el volumen de proceso del gas u obtener temperaturas más altas de la combustión, el requisito del aire puede también ser cubierto inyectando el oxígeno puro. Varias tecnologías que utilizan el enriquecimiento de alto nivel y bajo del oxígeno están disponibles en la industria, que requiere el uso de una hornilla especial en el horno de la reacción para esta opción de proceso.
Generalmente, 60 a los 70% de la cantidad total de sulfuro elemental producida en el proceso se obtienen en el paso de proceso termal.
La porción principal del gas caliente de la cámara de combustión atraviesa el tubo del refrigerador de proceso del gas y se refresca abajo tales que el sulfuro formado en el del paso de la reacción condensa. El calor emitido por el gas de proceso y el calor de la condensación desarrollado se utilizan para producir el vapor medio o de baja presión. El sulfuro condensado se quita en la sección del enchufe del gas del refrigerador de proceso del gas.
Una pequeña porción del gas de proceso se puede encaminar con puente dentro del refrigerador de proceso del gas, según lo representado en la figura. Esta corriente caliente de puente se agrega al gas de proceso frío a través de una válvula de tres vías para ajustar la temperatura de la entrada requerida para el primer reactor.
Paso catalítico
La reacción de Claus continúa en el paso catalítico con dióxido activado del alúmina o titanio, y sirve alzar la producción del sulfuro. El sulfuro de hidrógeno (H2S) reacciona con el SO2 formado durante la combustión en el horno de la reacción, y resultados en sulfuro gaseoso, elemental. Este se llama la reacción de Claus:
2H2S + → de SO2 3S + 2H2O
La recuperación catalítica del sulfuro consiste en tres substeps: calefacción, reacción catalítica y enfriamiento más la condensación. Estos tres pasos normalmente se repiten un máximo de tres veces. Donde una unidad del tratamiento de la incineración o de la cola-gas (TGTU) se agrega rio abajo de la planta de Claus, sólo dos etapas catalíticas están instaladas generalmente.
El primer paso del proceso en la etapa catalítica es la calefacción de gas de proceso. Es necesario prevenir la condensación del sulfuro en la cama del catalizador, que puede llevar a ensuciar del catalizador. La temperatura de funcionamiento de la cama en las etapas catalíticas individuales es alcanzada calentando el gas de proceso en un recalentador hasta que se alcance la temperatura deseada de la cama de funcionamiento.
Varios métodos de recalentamiento se utilizan en industria:
Puente Hotgas: cuál implica el mezclar de las dos corrientes de proceso del gas del refrigerador de proceso del gas (gas frío) y de puente (gas caliente) del primer paso de la caldera de calor sobrante.
Recalentadores indirectos del vapor: el gas se puede también calentar con el vapor de alta presión en un cambiador de calor.
Gas/cambiadores del gas: por el que el gas refrescado del refrigerador de proceso del gas se caliente indirectamente del caliente proveer de gas la salida de un reactor catalítico por aguas arriba en un cambiador del gas-a-gas.
Calentadores Dirigir-encendidos: recalentadores encendidos que utilizan el gas ácido o el gas de combustible, que se queman substoichiometrically para evitar brecha del oxígeno con el catalizador de Claus del daño del poder.
La temperatura de funcionamiento típicamente recomendada de la primera etapa del catalizador es 315°C a 330°C (temperatura inferior de la cama). La
temperatura alta en la primera fase también ayuda a hidrolizar LECHUGA ROMANA y CS2, que se forma en el horno y no sería convertido de otra manera en el proceso modificado de Claus.
La conversión catalítica se maximiza en temperaturas más bajas, pero el cuidado se debe tomar para asegurarse de que cada cama está funcionada sobre el punto de condensación del sulfuro. Las temperaturas de funcionamiento de las etapas catalíticas subsecuentes son típicamente 240°C para la segunda etapa y 200°C para la tercera etapa (temperaturas inferiores de la cama).
En el condensador del sulfuro, el gas de proceso que viene del reactor catalítico se refresca entre a 150 y a 130°C. El calor de la condensación se utiliza para generar el vapor en el lado de la cáscara del condensador.
Antes de almacenaje, las corrientes líquidas del sulfuro del refrigerador de proceso del gas, de los condensadores del sulfuro y del separador final del sulfuro se encaminan a la unidad de la desgasificación, donde los gases (sobre todo H2S) disueltos en el sulfuro se quitan.
El gas de la cola del proceso de Claus todavía que contiene componentes y los compuestos de sulfuro combustibles (H2S, H2 y CO) se quema en una unidad o un más futuro de la incineración desulfurized en una unidad rio abajo del tratamiento del gas de la cola.
Compuesto de azufre en el gas natural (H2S).
El sulfuro de hidrógeno, denominado ácido sulfhídrico en disolución acuosa (H2Saq), es un ácido inorgánico de fórmula H2S. Este gas, más pesado que el aire, es inflamable, incoloro, tóxico y su olor es el de la materia orgánica en descomposición, como los huevos podridos. A pesar de ello, desempeña en el organismo del ser humano funciones esenciales.
Con bases fuertes forma sales, los sulfuros. Su punto de ebullición es de 212,86 K.
El ácido sulfhídrico se encuentra naturalmente en el petróleo crudo, gas natural, gases volcánicos y manantiales de aguas termales. También se puede encontrar en aguas pantanosas, lagunas o aguas estancadas, desagües, estanques de harina o aceite de pescado, barcos pesqueros y alcantarillados. Se han producido muertes en lagos o lagunas detenidas cuando el ácido sulfhídrico borbota desde las profundidades alcanzando a personas en su superficie. Como este ácido es más denso que el agua, se producen fraccionamientos por diferencia de densidad. Generalmente es por descomposición anaerobia de restos orgánicos.
También puede ocurrir como resultado de la degradación bacteriana de materia orgánica en condiciones anaeróbicas. Se genera en refinerías de petróleo.
El ácido sulfhídrico (H2S) es un gas inflamable, incoloro con un olor característico a huevos podridos. Se lo conoce comúnmente como ácido hidrosulfúrico o gas de alcantarilla. La gente puede detectar su olor a niveles muy bajos. Es uno de los principales compuestos causantes de las molestias por malos olores. Por esto se han desarrollado diferentes procesos de desodorización que lo eliminan de la corriente contaminada, como por ejemplo los procesos de tratamiento de gas con aminas en la industria o la utilización de nitrato cálcico en aguas residuales.
El ácido sulfhídrico es extremadamente nocivo para la salud, bastan 20-50 ppm en el aire para causar un malestar agudo que lleva a la sofocación y la muerte por sobrexposición. Debido a su toxicidad, está ubicado directamente abajo del ácido cianhídrico (HCN). Es habitual que obreros del sector portuario sean afectados con resultados fatales cuando se introducen a bodegas que han transportado productos derivados de la pesca. En este caso, la fuente del ácido sulfhídrico son las proteínas sulfuradas que se degradan liberando el mencionado ácido.
Síntesis
En el laboratorio el sulfhídrico se puede generar convenientemente por reacción del ácido clorhídrico con sulfuro ferroso FeS. Otro método es el calentamiento de una mezcla de parafina con azufre elemental. En la industria el sulfhídrico es un subproducto de la limpieza del gas natural o de biogás que suele acompañar con concentraciones de hasta el 10 %.
Aplicaciones
El ácido sulfhídrico se emplea tradicionalmente en la marcha catiónica para precipitar los cationes de metales pesados del grupo II de la marcha analítica, que luego se separan por otros métodos. Los precipitados amorfos pueden ser negros o blancos. La sal conjugada, el sulfuro de sodio, es usado como envejecedor de bronces (candados, orfebrerías). También el sulfuro de sodio, se utiliza por ejemplo en la elaboración del cuero.
En estudios recientes se ha conseguido inducir la hibernación en ratones aplicando sulfhídrico.
El sulfhídrico es responsable del ennegrecimiento de algunas pinturas basadas en carbonato de plomo por la formación del sulfuro de plomo (II) de color negro. En algunos casos esto se puede remediar con la aplicación de peróxido de hidrógeno que oxida el sulfuro de plomo (II) a sulfato de plomo (II) de color blanco. Es compuesto de partida en algunas síntesis orgánicas.
Analítica
El ácido sulfhídrico se detecta comúnmente por su mal olor a huevos podridos. Químicamente se manifiesta en la formación de una mancha negra de sulfuro de plomo en un papel húmedo impregnado con acetato de plomo:
Pb (O2CCH3)2 + H2S -> PbS + 2 HO2CCH3
Toxicidad
La toxicidad del sulfhídrico es parecida a la del cianhídrico. La causa por la cual, a pesar de la presencia más masificada de este compuesto, hay relativamente pocos muertos es el mal olor con que va acompañado. Sin embargo a partir de los 50 ppm tiene un efecto narcotizante sobre las células receptoras del olfato y las personas afectadas ya no perciben el hedor. A partir de los 100 ppm se puede producir la muerte. Como la densidad del sulfhídrico es mayor que la del aire se suele acumular en lugares bajos como pozos, etc. donde puede causar víctimas. A menudo se producen varios afectados, una primera víctima se cae inconsciente y luego son afectados también todos los demás que van en su rescate sin el equipo de protección necesario. El sulfhídrico parece actuar sobre todo sobre los centros metálicos de las enzimas, bloqueándolas e impidiendo de esta manera su funcionamiento. Para un tratamiento se recomienda llevar al afectado lo más rápidamente posible al aire fresco y aplicar oxígeno puro. Además el ión sulfuro se combina con la hemoglobina del mismo modo que el oxígeno precipitando la asfixia del organismo.
La exposición a niveles bajos de ácido sulfhídrico puede producir irritación de los ojos, la nariz o la garganta. También puede provocar dificultades respiratorias en personas asmáticas. Exposiciones breves a concentraciones altas de ácido sulfhídrico (mayores de 500 ppm) puede causar pérdida del conocimiento y posiblemente la muerte. En la mayoría de los casos, las personas que pierden el conocimiento parecen recuperarse sin sufrir otros efectos. Sin embargo, algunas personas parecen sufrir efectos permanentes o a largo plazo tales como dolor de cabeza, poca capacidad para concentrarse, mala memoria y mala función motora. No se han detectado efectos a la salud en personas expuestas al ácido sulfhídrico en las concentraciones que se encuentran típicamente en el ambiente (0.00011-0.00033 ppm). Los científicos no tienen información que demuestre la muerte de personas envenenadas al ingerir ácido sulfhídrico. Cerdos que ingirieron alimentos que contenían ácido sulfhídrico sufrieron diarrea por varios días y perdieron peso aun después de 105 días.
Los científicos poseen poca información sobre lo que sucede cuando una persona se expone al ácido sulfhídrico a través de la piel. Sin embargo, se sabe que es necesario tener cuidado con el ácido sulfhídrico en forma de líquido comprimido, ya que puede causar quemaduras de la piel por congelación.
A pesar de la alta toxicidad del gas sulfhídrico para los mamíferos hay muchos microorganismos que toleran elevadas concentraciones de este gas o que incluso se alimentan de él. Así hay teorías que asocian la metabolización del gas sulfhídrico como existe por ejemplo cerca de fuentes volcánicas subacuáticas con el desarrollo de la vida en la Tierra.
Sulfuro de hidrógeno
Nombre (IUPAC) sistemático
Sulfuro de hidrógeno
General
Otros nombres Ácido sulfhídrico (aq)
Fórmula semidesarrollada
H2S
Fórmula molecular n/d
Identificadores
Número CAS [7783-06-4 [7783-06-4]]
Número RTECS MX1225000
Propiedades físicas
Estado de agregación Gas
Apariencia Gas incoloro
Masa molar 34,1 g/mol
Punto de fusión 187 K (-86,15 °C)
Punto de ebullición 213 K (-60,15 °C)
Propiedades químicas
Acidez (pKa) 6,89
Solubilidad en agua 0,33
Momento dipolar 0,97 D
Termoquímica
ΔfH 0 gas -20,5 kJ/mol
S 0 gas, 1 bar 205,77 J·mol-1·K-1
Peligrosidad
Punto de inflamabilidad
190,6 K (-82,4 °C)
NFPA 704
440
Frases R R12, R26, R50
Frases S (S1/2), S9, S16, S36, S38, S45, S61
Número RTECS MX1225000
Riesgos
Ingestión Puede causar náuseas y vómitos.
Inhalación Peligroso, puede ser fatal.
Piel Puede causar picazón y dolor.
Ojos Puede causar quemaduras.
Valores en el SI y en condiciones normales(0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
Exenciones y referencias
Mercaptano (Tiol)
Sulfhídrilo
En química orgánica, un tiol es un compuesto que contiene el grupo funcional formado por un átomo de azufre y un átomo de hidrógeno (-SH). Siendo el azufre análogo de un grupo alcohol (-OH), este grupo funcional es llamado grupo tiol o grupo sulfhidrilo. Tradicionalmente los tioles son denominados mercaptanos.
Nomenclatura
Cuando un grupo tiol es un sustituyente de un alcano, hay varias formas de nombrar al tiol resultante:
El método preferido (utilizado por la IUPAC) consiste en añadir el sufijo -tiol al nombre del alcano. El método es casi idéntico a la denominación de alcoholes. Ejemplo: CH3SH sería metanotiol.
Otra manera de nombrar tioles, aunque se trata de un método viejo, consiste en sustituir con la palabra mercaptano a la palabra alcohol en el nombre del compuesto alcohol equivalente. Ejemplo: CH3SH sería metil mercaptano.
Como prefijo, el término utilizado es mercapto. Ejemplo: mercaptopurina
Etimología
El término mercaptano viene del latín mercurius captans, que significa 'capturado por mercurio', debido a que el grupo –SH se une fuertemente al elemento mercurio.
Propiedades físicas
Olor
Muchos tioles son líquidos incoloros que tienen un olor parecido al del ajo. El olor de tioles es a menudo fuerte y repulsivo, en particular los de bajo peso molecular. Los tioles se unen fuertemente a las proteínas de la piel y son responsables de la intolerable persistencia de olores producidos por las mofetas. Los distribuidores de gas natural comenzaron añadiendo diversas formas de tioles acres, por lo general
etanotiol o tert-butiltiol, al gas natural que es inodoro, después de la mortífera explosión de 1937 en el New London School en New London, Texas. Los tioles son también responsables de una clase de fallos en los vinos causados por la reacción no deseada entre el azufre y la levadura. Sin embargo, no todos los tioles tienen olores desagradables. Por ejemplo, los mercaptanos del pomelo son un tiol monoterpenoide responsables del aroma característico de este.
Puntos de ebullición y solubilidad
Debido a la pequeña diferencia de electronegatividad entre el azufre y el hidrógeno, un enlace S-H es prácticamente apolar covalente. Por lo tanto, el enlace S-H en los tioles tiene menor momento dipolar en comparación con el enlace O-H del alcohol. Los tioles muestran poca asociación por enlaces de hidrógeno con el agua y las moléculas entre sí. Por lo tanto tienen puntos de ebullición inferiores y son menos solubles en agua y otros disolventes polares que los alcoholes de similar peso molecular pero siendo tan solubles y con similares puntos de ebullición como los sulfuros isoméricos.
Propiedades químicas
Síntesis
Los métodos utilizados para sintetizar tioles son análogos a los utilizados para la síntesis de alcoholes y éteres. Las reacciones son más rápidas y de mayor rendimiento porque los aniones de azufre son mejores nucleófilos que los átomos de oxígeno.
Los tioles se forman cuando un haloalcano se calienta con una solución de hidrosulfuro de sodio
CH3CH2Br + NaSH calentada en etanol (ac.) + → CH3CH2SH + NaBr
Además, los disulfuros pueden reducirse fácilmente por agentes reductores como el hidruro de litio aluminio en éter seco o hidruro de boro litio, para formar dos tioles.
R-S-S-R' → R-SH + R'-SH
Reacciones
El grupo tiol es el análogo del azufre al grupo hidroxilo (-OH) que se encuentran en los alcoholes. Debido a que el azufre y el oxígeno pertenecen al mismo grupo de la tabla periódica, comparten algunas propiedades de enlace similares. Al igual que el alcohol, en general la forma desprotonada RS− (llamado tiolato) es químicamente más reactiva que la forma tiol protonada RSH.
La química de tioles está relacionada con la de los alcoholes: los tioles forman tioéteres, tioacetales y tioésteres, que son análogos a los éteres, acetales y ésteres. Por otra parte, un grupo tiol puede reaccionar con un alqueno para formar un tioéter. (De hecho, bioquímicamente, los grupos tiol pueden reaccionar con grupos vinilo para formar un enlace tioéter.)
Acidez
El átomo de azufre de un tiol es muy nucleofílico, bastante más que el átomo de oxígeno del alcohol. El grupo tiol es bastante ácido, con el pKa habitualmente alrededor de 10 a 11. En la presencia de una base se forma un anión tiolato, que es un muy potente nucleófilo. El grupo y su correspondiente anión son fácilmente oxidados por reactivos como el bromo para dar disulfuro orgánico (R-S-S-R).
2R-SH + Br2 → R-S-S-R + 2HBr
La oxidación por reactivos más poderosos como el hipoclorito de sodio o peróxido de hidrógeno resulta en ácidos sulfónicos (RSO3H).
2R-SH + 2H2O2 → RSO3H + 2H2O
Importancia biológica
Dado que es el grupo funcional del aminoácido cisteína, el grupo tiol desempeña un papel importante en los sistemas biológicos. Cuando los grupos tiol de dos residuos de cisteína (como en monómeros o unidades constituyentes) se acercan uno al otro durante el plegamiento de proteínas, una reacción de oxidación puede crear una unidad de cistina con un enlace disulfuro (-S-S-). Estos pueden contribuir a la estructura terciaria de una proteína si las císteinas forman parte de una misma cadena peptídica o contribuir a la estructura cuaternaria de proteínas multiméricas formando fuertes enlaces covalentes entre diferentes cadenas de péptidos. Por ejemplo las cadenas pesadas y ligeras de los anticuerpos se mantienen unidas por puentes disulfuro y los pliegues en el pelo rizado son producto de la formación de cistina. Los productos químicos utilizados en el alisamiento del cabello son reductores de puentes disulfuro de cistina a cisteína con grupos sulfhidrilo libres, mientras que los productos químicos utilizados en el cabello rizado son oxidantes que oxidan los grupos sulfhidrilo de la cisteína y forman puentes disulfuro de cistina. Los grupos sulfhidrilo en el sitio activo de una
enzima pueden formar enlaces no covalentes con la enzima y el sustrato, lo que contribuye a la actividad catalítica. Los residuos de cisteína del sitio activo son la unidad funcional en proteasas de cisteína.
Sulfuro de carbonilo (COS)
Sulfuro de carbonilo es un producto químico compuesto de carbono , azufre y oxígeno , con cada molécula que contiene un átomo de cada elemento. Tiene la OCS fórmula química, pero es comúnmente escrito COS Es un gas incoloro e inflamable con un olor desagradable de azufre. Tiene varios usos industriales, pero es más comúnmente utilizado como un compuesto intermedio en la fabricación de herbicidas orgánicos.
Los principales usos del sulfuro de carbonilo son en la fabricación de herbicidas orgánicos, en la fabricación de otros productos químicos, tales como compuestos orgánicos de azufre, y como fumigante. Es un subproducto de la producción de sulfuro de carbono. Sulfuro de carbonilo hidrólisis es un proceso que produce sulfuro de hidrógeno, que se utiliza para producir ácido sulfúrico. También se usa en la producción de una clase de sustancias químicas llamadas carbonatos de alquilo.
Sulfuro de carbonilo también se encuentra como impureza en determinados productos petrolíferos, así como la refinería de derivados. También se encuentra en los gases de escape de algunos combustibles que contienen azufre. Se produce naturalmente también, y es liberado al aire por los volcanes, por pantanos y en pequeñas cantidades por muchos tipos de árboles.
Según la Organización Mundial de Ciencias, el sulfuro de carbonilo es una importante fuente de azufre a la corrosión atmosférica de metales como el cobre y bronce, entre otros.
Sulfuro de carbonilo
COS, un altamente inflamables, gas incoloro e inodoro que se licua a - 50,2 ° C y se congela a - 138,2 ° C. sulfuro de carbonilo es fácilmente soluble en disulfuro de carbono, tolueno y alcohol, pero algo menos soluble en agua. Es poco a poco se descompone con el agua para formar CO 2 y H 2 S. En la ausencia de humedad, el sulfuro de carbonilo es estable. Al calentarse se descompone:
2cos = CO 2 + CS 2 y 2cos = 2CO + 2S
Sulfuro de carbonilo se obtiene al pasar una mezcla de vapor de azufre y monóxido de carbono a través de un tubo de calefacción:
S + CO = COS
Se obtiene en forma pura por la acción de los ácidos sobre tiocarbamato amonio, CO (NH2) (SNH 4). Sulfuro de carbonilo se utiliza en la producción industrial de la urea.
sulfuro de carbonilo es el compuesto químico con la fórmula de OCS. Commonly written as COS, it is a colourless flammable with an unpleasant . Comúnmente escrita como COS, que es un gas incoloro inflamable de gas con un desagradable olor . It is a linear molecule consisting of a group to a sulfur atom. Es una molécula lineal que consiste en un carbonilo grupo de enlace doble a un átomo de azufre. Carbonyl sulfide can be considered to be intermediate between and , both of which are with it. sulfuro de carbonilo puede ser considerada como intermedia entre el dióxido de carbono y sulfuro de carbono , los cuales son isoelectrónicos con él.
Carbonyl sulfide decomposes in the presence of humidity and bases to and . sulfuro de carbonilo se descompone en presencia de humedad y las bases de dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno .
This compound is found to the formation of from . Este compuesto se encuentra para catalizar la formación de péptidos de aminoácidos . This finding is an extension of the and it is suggested that carbonyl sulfide played a significant role in the . Este hallazgo es una extensión del experimento de Miller-Urey y se sugiere que el sulfuro de carbonilo desempeñado un papel importante en el origen de la vida .
Ocurrencia
Carbonyl sulfide is the most abundant sulfur compound naturally present in the atmosphere, at 0.5 (± 0.05) , because it is emitted from oceans, and . sulfuro de carbonilo es el compuesto más abundante de azufre presentes de forma natural en la atmósfera, a 0,5 (± 0,05) ppb , ya que se emite desde los océanos, volcanes y el mar ventilas de las profundidades . As such it is a significant compound in the global . Como tal, es un compuesto importante en el mundial ciclo del azufre . Measurements on the and from air trapped in snow above glaciers ( air) have provided a detailed picture of OCS concentrations from 1640 to the present day and allow an understanding of the relative importance of and non-anthropogenic sources of this gas to the atmosphere. Some carbonyl sulfide that is transported into the is oxidized to sulfuric acid. Sulfuric acid forms particulate which affects due to light scattering. The long atmospheric lifetime of CSO makes it the major source of stratospheric sulfate, though from volcanic activity can be significant too. [ 7 ] Carbonyl sulfide is also removed from the atmosphere by terrestrial vegetation by enzymes associated with the uptake of carbon dioxide during photosynthesis, and by hydrolysis in ocean waters. Loss processes such as these limit the persistence (or lifetime) of a molecule of COS in the atmosphere to a few years. Las mediciones en la Antártida, los núcleos de hielo y de aire atrapado en la nieve por encima de los glaciares ( neviza aire) han aportado una imagen detallada de las concentraciones de OCS desde 1640 hasta nuestros días y permitir la
comprensión de la importancia relativa de antropogénicas no de fuentes antropogénicas y de este gas a la atmósfera. [5] Algunos sulfuro de carbonilo que se transporta en la capa de sulfato de la estratosfera se oxida a ácido sulfúrico. [6],
forma ácido sulfúrico partículas que afecta el balance de energía debido a la dispersión de luz. [7] La larga vida de la atmósfera hace que las OSC es la principal fuente de sulfato de la estratosfera, a pesar de dióxido de azufre de la actividad volcánica puede ser importante también. [7] sulfuro de carbonilo también se elimina de la atmósfera por la vegetación terrestre por las enzimas asociadas con la absorción de dióxido de carbono durante la fotosíntesis, y por hidrólisis en el océano las aguas. [8] [9] la pérdida de estos procesos ya que estos limitan la persistencia (o de por vida) de una molécula de COS en la atmósfera a unos pocos años.
The largest man-made sources of carbonyl sulfide release include its primary use as a chemical intermediate and as a byproduct of carbon disulfide production; however, it is also released from automobiles, coal-fired power plants, biomass combustion, fish processing, combustion of refuse and plastics, petroleum manufacture, and manufacture of synthetic fibers, starch and rubber. [ 1 ] The average total worldwide release of carbonyl sulfide to the atmosphere has been estimated at about 3 million tons/year, of which less than one third was related to human activity. [ 1 ] It is also a significant sulfur-containing impurity in . El más grande hecho por el hombre a fuentes de emisión de sulfuro de carbonilo son su principal uso como producto químico intermedio y como un subproducto de la producción de disulfuro de carbono, sin embargo, también se libera de los automóviles, plantas de energía alimentadas con carbón, la combustión de biomasa, la transformación del pescado, la combustión de basura y los plásticos, la fabricación de petróleo, y la fabricación de fibras sintéticas, almidón y goma. [1]
El promedio mundial de liberación total de sulfuro de carbono a la atmósfera se ha estimado en cerca de 3 millones de toneladas / año, de los cuales menos de un tercio se relacionó a la actividad humana. [1] También es un azufre que contiene impurezas significativas en gas de síntesis .
Carbonyl sulfide is present in such as and prepared of the family. sulfuro de carbonilo está presente en alimentos tales como queso y preparados vegetales de la col de la familia. Traces of COS are naturally present in and in the range of 0.05-0.1 mg kg −1 . Las huellas de COS están naturalmente presentes en los granos y semillas en el rango de 0,05-0,1 mg kg -1.
Carbonyl sulfide has been observed in the , see also . sulfuro de carbonilo se ha observado en el medio interestelar , véase también la lista de las moléculas en el espacio interestelar .
Aplicaciones
Carbonyl sulfide is used as an intermediate in the production of thiocarbamate herbicides. [ 2 ] Carbonyl sulfide is a potential alternative to and . Sulfuro de carbonilo se utiliza como producto intermedio en la producción de herbicidas
tiocarbamato. [2] sulfuro de carbonilo es una alternativa potencial fumigante de bromuro de metilo y fosfina . In some cases, however, residues on the grain result in flavours that are unacceptable to consumers, eg barley used for brewing. En algunos casos, sin embargo, los residuos en el resultado de granos en los sabores que son inaceptables para los consumidores, por ejemplo, la cebada utilizada para la elaboración de la cerveza.
Síntesis
Carbonyl sulfide was first described in 1841, but was apparently mischaracterized as a mixture of carbon dioxide and . first characterized the substance in 1867. sulfuro de carbonilo fue descrita por primera vez en 1841, [10] pero al parecer erróneamente como una mezcla de dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno . Carl von Que primero se caracteriza la sustancia en 1867. It forms when reacts with elemental sulfur. Se forma cuando el monóxido de carbono reacciona con el azufre elemental. This reaction reverses above 1200 K. A laboratory synthesis entails the reaction and . Esta reacción se invierte por encima de 1200 K. Una síntesis de laboratorio implica la reacción de tiocianato de potasio y ácido sulfúrico . The resulting gas contains significant amounts of byproducts and requires purification. El gas resultante contiene cantidades importantes de subproductos y requiere purificación. [11]
KSCN + 2 H 2 SO 4 + H 2 O → KHSO 4 + NH 4 HSO 4 + COS KSCN + 2 H 2 SO 4 + H 2 O → KHSO4 + NH 4 HSO 4 + COS
Toxicidad
As of 1994, there was limited information on the acute toxicity of carbonyl sulfide in humans and in animals. [ 2 ] High concentrations (>1000 ppm) can cause sudden collapse, convulsions, and death from respiratory paralysis. [ 1 ] [ 2 ] Occasional fatalities have been reported, practically without local irritation or olfactory warning. [ 2 ] In tests with rats, 50% animals died when exposed to 1400 ppm of COS for 90 minutes, or at 3000 ppm for 9 minutes. [ 2 ] Limited studies with laboratory animal studies also suggest that continued inhalation of low concentrations (approximately 50 ppm for up to 12 weeks) does not affect the lungs or the heart. [ 2 ] A partir de 1994, hubo información limitada sobre la toxicidad aguda del sulfuro de carbonilo en los seres humanos y en animales. [2] Las altas concentraciones (> 1000 ppm) puede causar el colapso súbito, convulsiones, y muerte por parálisis respiratoria. Muertes ocasionales han sido reportadas, prácticamente sin irritación local o de alerta olfativa. [2] En pruebas con ratas, los animales 50% murió cuando se expone a 1400 ppm de clase de servicio durante 90 minutos, o en 3000 ppm durante 9 minutos. [2] limitada estudios con estudios en animales de laboratorio sugieren que la inhalación continua de concentraciones bajas (aproximadamente 50 ppm hasta 12 semanas) no afecta a los pulmones o el corazón.
Sulfuro de carbonilo
Nombre IUPAC [
Óxido de sulfuro de carbono
Identificadores
Número CAS 463-58-1
Propiedades físicas 9644
Propiedades
Fórmula molecular COS
Peso molecular 60,07 g / mol
Densidad 2,51 g / L
Punto de fusión -138.8 ° C (134 K)
Punto de ebullición -50.2 ° C (223 K)
Peligros
MSDS Sulfuro de carbonilo MSDS
Índice de la UE No se enumeran
Compuestos relacionados
Compuestos relacionados Dióxido de carbono Disulfuro de carbono
(¿qué es esto?) (verificar) Salvo que se indique lo contrario, los datos se dan para
materiales en su estado estándar (a 25 ° C, 100 kPa)
Exenciones y referencias
Sulfuro de carbono (SC2)
El sulfuro de carbono o disulfuro de carbono (CS2), es un líquido volátil, incoloro y muy fácilmente inflamable. Tienen un olor característico que empeora si está impuro debido a la hidrólisis parcial o total que libera sulfhídrico (H2S).
Se mezcla completamente con la mayor parte de los disolventes orgánicos y disuelve el yodo, azufre elemental, fósforo blanco etc.
Síntesis
El sulfuro de carbono se obtiene por reacción directa de los elementos (vapor de azufre y carbono) en ausencia de aire entre 800 y 1000 °C.
En la naturaleza se forma en algunos procesos de degradación anaeróbica.
Reacciones
En presencia de agua el sulfuro de carbono hidroliza lentamente para dar oxosulfuro de carbono (COS), óxido de carbono (IV) y ácido sulfhídrico.
Con bases se forman los xantogenatos (sales del ácido ditiocarbónico).
C + 2S → CS2
Aplicaciones
La mayor parte del sulfuro de carbono se emplea en la fabricación de fibras de celulosa. En presencia de sosa forma con la celulosa xantogenatos solubles que se pasan por inyectores y luego se precipitan.
Los xantogenatos de cobre se utilizan como plaguicidas.
En química se utiliza a veces de disolvente en la espectroscopía de infrarrojo ya que no presenta bandas de absorción en las zonas de absorción por vibración C-H o C-O.
El sulfuro de carbono es compuesto de partida en la síntesis de tetratiofulvalenos que han ganado últimamente importancia como semiconductores orgánicos.
Los productos de reacción con aminas, los ditiocarbamatos, tienen cierta importancia en el proceso de vulcanización.
El fósforo blanco disuelto en sulfuro de carbono ha sido utilizado en la construcción de bombas incendiarias.
Toxicología
La exposición prolongada a vapores de sulfuro de carbono lleva a síntomas de intoxicación que van desde el enrojecimiento de la cara, eufória y luego pérdida de conocimiento, coma y parálisis de la respiración. La intoxicación crónica produce dolor de cabeza, pérdida de sueño, disfunciones en la visión, la memoria y el oído, inflamación de los nervios y daños vasculares.
Además se han reportado daños en el hígado.
En ratas embarazadas la exposición a CS2 produce defectos natales en las crías y un elevado porcentaje de ratas nacidas muertas.
Generales
Imagen
NombresSulfuro de carbono (Stock)Disulfuro de carbono (Sistemático)
Fórmula química
CS2
AspectoLíquido incoloro (puro)Líquido amarillento (impuro);
Físicas
Peso molecular
76,131;
Punto de fusión
162,15 K (-110 °C);
Punto de ebullición
319,15 K (46 °C);
Densidad 1263 kg m-3;
Estructura cristalina
SolubilidadLigeramente soluble en agua0,1185 g/100 ml
Termodinámicas
ΔfH 0 gas kJ/mol
ΔfH0líquido kJ/mol
ΔfH0sólido kJ/mol
S 0 gas, 1 bar J·mol-1·K-1
S0líquido, 1 bar J·mol-1·K-1
S0sólido J·mol-1·K-1
Riesgos
Ingestión
Confusión mental, vértigo, somnolencia, dolor de cabeza, náuseas, jadeo, vómitos, debilidad, irritabilidad y alucinaciones;
Inhalación
Confusión mental, vértigo, somnolencia, dolor de cabeza, náuseas, jadeo, vómitos, debilidad, irritabilidad y alucinaciones
PielPuede absorberse. Piel seca, enrojecimiento
Ojos Enrojecimiento, dolor.
Más información
[ Hazardous Chemical Database]
Valores en el SI y en condiciones normales(0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
Técnicas y necesidades de la odorizacion
La odorización es el sistema adoptado para asignar un olor al gas natural, que por sí mismo es inodoro. Dando al gas un indicador de olor es posible detectar con gran facilidad eventuales fugas y dispersiones: una solución que garantiza una red segura y elimina desperdicios inútiles.
Odorización
El gas natural se odoriza por motivos de seguridad con objeto de detectar una fuga por olor. La medida y el control de la práctica de la odorización es objeto de trabajos, tanto a nivel nacional como internacional, para asegurar la calidad del proceso y optimizar los costes operacionales asociados.
Entre estos trabajos cabe destacar:
Especificación de las instalaciones de inyección. Medida y control de la concentración. Búsqueda y equivalencia de odorizantes. Estudios de nuevas prácticas de odorización. Impacto de la odorización en el transporte de gas entre países.
Tratamiento del Gas de Cola de Unidades Claus con CrystaSulf
Una manera simple de tratar el gas de cola de las unidades Claus en plantas de procesamiento de gas natural ó refinerías
Una manera simple de tratar el gas de cola de las unidades Claus en plantas de procesamiento de gas natural ó refinerías
Cuando es necesario mostrar resultados, no hay muchos procesos para tratar el gas de cola que puedan recuperar el 99.8 % o más de azufre como es comúnmente regulado. La opción tradicional de tratamiento ha sido la absorción del H2S y procesos de reciclaje (con generador-reductor de gas, reactor de hidrogenación, sistema de quench water y sistema de amina).
Los costos de inversión para el tratamiento de gas de cola son a menudo tan altos (si no mayores) que el costo de inversión de la unidad Claus. Adicionalmente, el reciclaje de H2S y CO2 al horno de reacción Claus agrega carga y costos innecesarios.
CrystaSulf es un proceso innovador y efectivo que ofrece muchas ventajas sobre los costosos procesos tradicionales aplicados en el tratamiento de gas de cola de las unidades Claus.
CrystaSulf convierte directamente el H2S y SO2 en el gas de cola a azufre elemental en un simple sistema líquido a baja temperatura.
CrystaSulf puede alcanzar, por una fracción del costo de las tecnologías tradicionales, una recuperación total de más de 99.8 % de azufre sin necesidad de utilizar corrientes de reciclaje.
CrystaSulf
Una forma simple de tratar el gas de cola generado en la unidad Claus.
Especificaciones del gas residual.
Dependiendo de los contenidos de contaminantes permitidos en el gas de salida del proceso habrá procesos que no podrán llevar las concentraciones a tales niveles y por tanto serán eliminados. En algunos casos se requieren procesos selectivos porque, por ejemplo, hay veces que es necesario dejar el CO2 en el gas de salida con el fin de controlar su poder calorífico. La selectividad también es importante en casos en que la relación CO2/H2S sea alta y se requiera hacer pasar el gas ácido por una unidad recuperadora de azufre; la presencia de CO2 afecta el desempeño de la unidad. El contenido de H2S es un factor importante, quizás el más, en el gas de salida.
El contenido de azufre total en el gas residual se refiere a la combinación de H2S, COS, CS2 y RSR. Lo ideal es remover todo el azufre del gas porque estos compuestos de azufre tienden a concentrarse en los líquidos obtenidos en la planta de gas, lo cual podría implicar tratamiento de estos líquidos.
Características del Gas a Tratar.
Este factor es determinante en el diseño del proceso de endulzamiento, algunos procesos tienen desempeños muy pobres con algunos gases de entrada y deben ser eliminados en la selección. En cuanto a la composición del gas el área de mayor importancia es la cantidad relativa de hidrocarburos pesados recuperables; algunos procesos tienen tendencia a absorber hidrocarburos, y esta tendencia es mayor mientras más pesados sean los hidrocarburos, los cuales no solo crean problemas de espumas sino que también afectan el proceso de recuperación de azufre.
La presión del gas de entrada también es un factor importante en la selección del proceso. Los procesos con carbonato y los de absorción física requieren presiones de al menos unas 400 Lpc., normalmente de 800 Lpc., por lo tanto estos procesos no se podrán aplicar cuando se va a trabajar a presiones bajas.
La temperatura del gas también es importante porque define la temperatura del solvente; una buena recomendación es que la temperatura del solvente sea unos 15 – 20 °F por encima de la del gas de entrada; pues si el solvente está más frío que el gas de entrada habrá condensación y los siguientes problemas de formación de espumas.
La cantidad de gas a tratar define el tamaño del equipo y posiblemente el número de plantas en paralelo cuando se manejan volúmenes grandes de gas.
Consideraciones del Proceso
La temperatura y disponibilidad del medio de calentamiento se debe evaluar antes de hacer el diseño, esto es importante en los costos de equipo y operación. La disponibilidad del medio de enfriamiento también es importante por la misma razón expuesta antes. Además la temperatura del medio de enfriamiento define la temperatura de circulación del solvente. En zonas donde el agua es escasa y por
lo tanto costosa para usarla como medio de enfriamiento el aire pasaría a ser el medio de enfriamiento a usar y esto hace que las temperaturas del solvente, especialmente en verano, no puedan ser menores de 135 – 140 °F, lo cual impedirá usar solventes físicos pues estos funcionan mejor a temperaturas bajas.
Disposición Final del Gas Ácido
La disposición final del gas ácido puede ser una unidad recuperadora de azufre o incineración, dependiendo del contenido de H2S en el gas agrio y las exigencias ambientales. Cuando se usa incineración no es importante el contenido de hidrocarburos pesados en el gas a tratar pero en la unidad recuperadora de azufre la presencia de hidrocarburos afecta el color del azufre recuperado tornándolo gris u opaco en lugar de amarillo brillante, lo cual afecta su calidad. Además si el gas ácido se va a pasar por una unidad recuperadora de azufre y luego por una unidad de limpieza de gas de cola, requiere más presión que si se va a incinerar.
Costos
Los factores de costo que se deben tener en cuenta son:
Costos de equipoCostos de PotenciaCostos de solventeCostos de combustible.
FIN……………