remocion de azufre

8/18/2019 Remocion de Azufre

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Contenido1.INTRODUCCIÓN:............................................................................................22. OBJETIVOS:..................................................................................................2

3. MARCO TEÓRICO:.........................................................................................3

Procesos Típicos De Tratamiento De Gas Por Remoción De Gas Ácido.........................4

4 CONCLUSIONES:..........................................................................................15

5. BIBLIOGRAFIA:............................................................................................15

REMOCION Y RECUPERACION DE AZUFRE

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1. INTRODUCCIÓN:Generalmente el gas natural que se produce a nivel mundial contiene CO 2.

Adems! en muc"as partes del mundo principalmente al norte de la líneaecuatorial! el gas natural contiene tam#i$n %2&. Am#os compuestos sonligeramente solu#les en agua' cuando estos gases se disuelven en agua (orman

una solución medianamente acidi(icada! ra)ón por la que estos compuestos sonllamados gases cidos.

*as especi(icación m+imas de CO2 y %2& a nivel internacional son 2 , vol - ppmv! respectivamente. Cuando un gas natural e+cede las especi(icaciones por %2& -/o CO2 se denomina un gas agrio' por el contrario! cuando el contenido deestos compuestos en el gas natural est por de#a0o de los límites especi(icadospara gas de venta! se dice que es un gas dulce.

1l gas natural que tiene concentraciones de % 2& - CO2 por encima de loslímites permisi#les! tiene que ser tratado para removerle el gas cido. Como el % 2&

reacciona con muc"os compuestos! "a- una gran variedad de procesos parae+traerlo químicamente.

1n pequeas concentraciones! es económica su remoción "aci$ndoloreaccionar con compuestos sólidos secos como el ó+ido de "ierro o el ó+ido de)inc. Cuando las concentraciones son altas! se usan los solventes.

2. OBJETIVOS:Conocer los m$todos - (ormas de recuperación - remoción de a)u(re 3convertir el%2& presente en a)u(re elemental4

3. MARCO TEÓRICO:ENDULZAMIENTO DE GAS Y SUS PROCESOS

• i) Endulzamiento. Donde se le remueve por alg5n mecanismo de contacto

el %2& - el CO2 al gas. 1sto se reali)a en una unidad de endul)amiento - de

ella sale el gas li#re de estos contaminantes! o al menos con un contenido de

estos igual o por de#a0o de los contenidos acepta#les.

• ii) Regeneración. 1n esta etapa la sustancia que removió los gases cidos

3%2& - el CO2 como tam#i$n compuestos sul(urados - mercaptanos 3R&R4!

sul(uros de car#onilo 3&CO4 - di sul(uro de car#ono 3C&24 se someten a un

proceso de separación para removerlos! reciclarlos - poderlos usar en nueva

etapa de endul)amiento.

• iii) Recuperación del Azufre. Como el %2& es un gas altamente tó+ico -

de di(ícil mane0o! es pre(eri#le convertirlo a a)u(re elemental! esto se "ace en

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la unidad recuperadora de a)u(re. 1sta unidad no siempre se tiene en los

procesos de endul)amiento pero cuando la cantidad de %2& es alta se "ace

necesaria. 1n la unidad recuperadora de a)u(re se trans(orma del 67 al 68,

del %2& en a)u(re sólido o líquido. 1l o#0etivo (undamental de la unidad

recuperadora de a)u(re es la trans(ormación del %2&! aunque el a)u(reo#tenido es de calidad acepta#le! la ma-oría de las veces! para

comerciali)arlo.

• iv) Limpieza del gas de cola. 1l gas que sale de la unidad recuperadora

de a)u(re a5n posee de un 9 a un :7, del %2& por lo que se de#e eliminar de

acuerdo a las reglamentaciones am#ientales - de seguridad. *a unidad de

limpie)a del gas de cola continua la remoción del %2& #ien sea

trans(ormndolo en a)u(re o envindolo a la unidad recuperadora de a)u(re. 1l

gas de cola al salir de la unidad de limpie)a de#e contener solo entre el : -

7.9, del %2& removido. *a unidad de limpie)a del gas de cola solo e+istir si

e+iste unidad recuperadora.

• v) Incineración. Aunque el gas que sale de la unidad de limpie)a del gas

de cola sólo posee entre el : - 7.9, del %2& removido! aun así no es

recomenda#le descargarlo a la atmós(era - por eso se envía a una unidad de

incineración donde mediante com#ustión el %2& es convertido en &O2! un gas

que es menos contaminante que el %2&. 1sta unidad de#e estar en todaplanta de endul)amiento.

D1T1CC;O< D1 1&T1 GA& TO=;CO>

• *a correcta detección del gas se logra mediante el uso de detectores personales!

detectores (i0os! detectores porttiles - tu#os calorímetros de detección

Proceo T!"ico De Tr#t#$iento De %# Por Re$oci&n De %# 'cido.

*a ma-oría de los gases agrios se tratan con solventes regenera#les para separar los gases cidos de los "idrocar#uros.

1l gas entra al separador de entrada en el cual se separa cualquier líquidocondensado - (lu-e a la a#sor#edora por el (ondo.

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Por la parte superior de la torre entra el solvente po#re 3generalmente aminas4disueltas en agua - en la medida que (lu-e "acia a a#a0o de plato a plato! se poneen intimo contacto con el gas que (lu-e "acia arri#a #ur#u0eando en el líquido.Cuando el gas alcan)a la cima de la torre.

1l gas es a"ora dulce - cumple con las especi(icaciones de %2& - CO2! pero

como est saturado con agua! generalmente va a un proceso de des"idratación.


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(I%URA 2)1. Re$oci&n %# 'cido

Fu!": #GPSA $G% & P'()&&('& Su**+,'& A&&(),%",(!-

&iguiendo el sistema de endul)amiento del gas natural! a continuación viene el

proceso de recuperación de a)u(re! que se muestra en la Fig. 29 que se presenta

a continuación.

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(I%URA 2)3. Rec*"er#ci&n de A+*,re

Fu!": B%& / D%"(& / PEME0G%& P"'(u,)% B6&,)%.

1l gas cido 3%2& cido sul("ídrico H CO2 #ió+ido de car#ono4! proveniente delproceso de endul)amiento! pasa por un reactor t$rmico 3cmara de com#ustión4 -posteriormente pasa a dos reactores catalíticos! donde (inalmente se logra laconversión del %2& 3cido sul("ídrico4 en a)u(re elemental. 1l a)u(re elemental sealmacena! transporta - entrega en estado líquido.

De la misma (orma la acide) del gas se puede eliminar con procesos de

adsorción secos con lec"os adsor#edores de di(erente naturale)a. Algunos de los

usados para remover el %2& son el &ul(atreat! ;ron sponge - tamices moleculares

&I*FATR1AT

1s el nom#re comercial de un reactivo sólido a #ase de "ierro para la eliminación de %2&

de corrientes gaseosas.

1l proceso consiste en reactivos cilíndricos verticales en donde el reactivo es alo0ado en

(orma de lec"o sólido.

1n gas ingresa al lec"o o #atería de lec"os por la parte superior - los atraviesa saliendo

por la cone+ión in(erior. 1l %2& reacciona con el &I*FATR1AT - es removido de la

corriente. 1n el (ondo del recipiente puede acumularse agua 3liquida4 u otros "idrocar#uros

condensados las cuales de#en purgarse periódicamente.

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;RO< &PA

1n el proceso del "ierro espon0a! la proporción de o+ígeno que se encuentra com#inada

químicamente con el "ierro en el mineral se va reduciendo paulatinamente gracias a la

acción de una me)cla de "idrógeno 3%4 - monó+ido de car#ono 3CO4! que se inicia a 77E

C. Am#as sustancias toman tomos de o+ígeno del mineral 3se o+idan4 para (ormar %2O -

CO2. De esta manera! el ó+ido de "ierro del mineral! Fe2 O9! se convierte en Fe9 O!

luego en FeO - (inalmente en el elemento Fe. 1s decir! el mineral de "ierro se reduce

3pierde o+ígeno4. 1l resultado es un "ierro poroso! esencialmente con la misma (orma -

tamao que la partícula del mineral! que es una magní(ica carga para la ela#oración de

acero en un "orno el$ctrico! pues est li#re de impure)as metlicas! es (cil de mane0ar -

transportar - posee una composición química uni(orme - precisa ! adems de que es mu-

económica.

Proceso de CLAU para recuperación de A!U"RE.#

*os m$todos que se emplea#an eran del tipo de conversión en lec"o catalíticoseco! como los procesos Claus modi(icado - el de la o+idación directa

1l proceso Claus tra#a0a correctamente con gases que contengan ms del 27,3en volumen de sul(uro de "idrogeno - menos del ?, en "idrocar#uros4.

1l rendimiento glo#al no es superior al 6?, 3del 67, al 69,4. 1sta limitado por

consideraciones termodinmicas.

Jencionaremos algunas limitaciones con la q no se puede tra#a0ar con esteproceso>

1. Proceso de combustión parcial:

a4Concentración de sul(uro de "idrogeno> ma-or o igual al ?7,

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#4Concentración de "idrocar#uro> menor al 2,

2. Proceso de flujo dividido:

a4Concentración de sul(uro de "idrogeno> 27 a ?7,

#4Concentración de "idrocar#uro> menor al ?,reactor

1l reactor de#e ser de (lu0o continuo. K como el catali)ador se encuentra colocadoen camas 3lec"os4 el reactor mas adecuado es un reactor de lec"o (i0o! queconsisten en uno o ms tu#os empacados con partículas de catali)ador! queoperan en posición vertical. *as partículas catalíticas pueden variar de tamao -(orma> granulares! cilíndricas! es($ricas! etc.

catalizador al$mina%Al&'()

Propiedades

1stado de agregación> sólido

Densidad 9@7 Bg/m9' 9!@ g/cm9

Jasa molar :7:!6@ g/mol

Punto de (usión 29? L 3287!7? EC4

Punto de e#ullición 92?7 L 32@6!6 EC4

&olu#ilidad en agua> insolu#le

Necesidades de servicios generales de la unidad de azufre Claus:

Electricidad :.87:LM"/día

Agua de alimentación al calderin gpm

Producción de vapor* &+,psia 29.77 l#/"r

Aplicaciones

1l proceso Claus se emplea ampliamente en re(inerías - plantas detratamiento de gases! -a que sus características se adaptan mu- #ien a los

caudales - composiciones de gas acido! que se o#tienen en las re(inerías.1n las plantas de tratamiento de gas! las concentraciones en %2& del gasacido suelen ser ms #a0as - las plantas necesitan algunas modi(icaciones.

Proceso Claus de com-ustión parcial %un solo paso)

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1n el proceso de un solo paso! se introduce al quemador la cantidad su(iciente deaire para quemar una tercera parte del sul(uro de "idrogeno "asta dió+ido dea)u(re. 1ste quemador se sit5a en una cmara de reacción que puede ser unrecipiente separado o #ien una parte del calderin de residuo. 1l o#0etivo de lacmara de reacción es proporcionar su(iciente tiempo para que la reacción de

com#ustión se complete antes de que la temperatura del gas se redu)ca en elcalderin de residuo.

1l calderin de residuo elimina la ma-or parte del calor de la reacción e+ot$rmicade los gases mediante la producción de vapor. &e emplean distintos tipos decalderines. Isualmente estn dispuestos de modo que el gas circule por diversosgrupos de tu#os en serie con unas cmaras o canales en las que una parte delos gases pueda e+traerse a una elevada temperatura - así se recaliente lacorriente principal de gas antes de los convertidores catalíticos. Frecuentementecondensa algo de a)u(re elemental! que se elimina del gas en el calderin. 1nalgunas plantas se coloca un condensador separado despu$s del calderin. &e

controla la temperatura del gas de modo que sea de 2? a 8?NF. 1llo esnecesario para mantener el lec"o de catali)ador por encima del punto de roció dela)u(re! para evitar que el catali)ador se recu#ra con a)u(re - se desactive. *areacción entre el sul(uro de "idrogeno - el dió+ido de a)u(re en el convertidor estam#i$n e+ot$rmica.

*os gases del convertidor se en(rían en el condensado siguiente! - se elimina lama-or parte del a)u(re elemental como liquido. *as temperaturas de salida delcondensador de#en mantenerse por encima de 2?7NF! para impedir lasolidi(icación del a)u(re.


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&u reacción es>

uemador> 2%2& H 2O2 &O2 H & H 2%2O

Reactor> 2%2& H &O2 9& H 2%2O

Proceso Claus diagrama de fluo dividido

Proceso Claus de com-ustión parcial %un solo paso)

*a corriente de gas rica en sul(uro de "idrogeno se quema con la tercera parte dela cantidad estequiometria de aire! - los gases calientes se pasan por un

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catali)ador de alumina! para "acer reaccionar el dió+ido de a)u(re con el sul(urode "idrogeno no quemado para producir a)u(re elemental adicional.

Compuesto car-ono azufre

1l sul(uro de car#onilo 3CO&4 - el desul(uro de car#ono 3C&24 "an presentadopro#lemas en muc"as plantas Claus de#ido al "ec"o que no pueden convertirse

con (acilidad en a)u(re elemental - dió+ido de car#ono. 1stos compuestos se(orman en la etapa de com#ustión! por la reacción de los "idrocar#uros con eldió+ido de car#ono! de acuerdo con>

&on tam#i$n posi#les reacciones ms comple0as. 1stos compuestos! si no setrans(orman! representan una p$rdida de a)u(re recupera#le - un aumento en laemisión de a)u(re a la atmos(era. 1studios recientes indican que un catali)ador

especial de al5mina es signi(icativamente ms e(ectivo que el convencional a #asede #au+ita! para convertir el CO& - el C&2 en a)u(re elemental.

UNI/A/ /E RECUPERACI0N /E A!U"RE CLAU

1ase 2,,.,,, 1P/C Aceite crudo* Nort3 lope*Alas4a

5,6 recuperación de azufre 78*89on:d;a de azufre

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Ina unidad de a)u(re Claus reducir el contenido de sul(uro de "idrogeno de losgases de salida a menos de ? ppm.

Proceso uperClaus recuperación de azufre

*as plantas recuperadoras de a)u(re que cuentan con proceso s5per Clausincrementan su porcenta0e de recuperación de a)u(re al 6.?,

1l proceso superclaus consiste de una etapa termica ! seguida por 9 de reaccióncatalíticas 3R:! R2! R94! con sus correspondientes condensadores para laremoción de a)u(re. *os 2 primeros son de Al279 - el tercero es por un catali)ador de o+idación selectiva. 1n la etapa t$rmica! el gas acido se quema con una

cantidad su#estequimoetrica de aire de com#ustión controlada! tal que el gas decola que a#andona el segundo reactor 3R24! típicamente contiene de 7., a :.7,vol. De acido sul"idrico 3%2&4. 1l nuevo catali)ador en el tercer reactor 3R94!o+ida el acido sul("ídrico a a)u(re con una e(iciencia ma-or de ? ,. &in em#argo!dado que el nuevo catali)ador de o+idación selectiva ni o+ida el %2& a a)u(re -agua! ni revierte la reacción de a)u(re - agua a %2& - &O2! entonces se puede

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o#tener una e(iciencia total de recuoeracion de a)u(re de "asta 66.7,. 1l a)u(reliquido recuperado tiene una pure)a del 66.6,.

- CONCUSIONES:&e conoció los m$todos - (ormas de recuperación - remoción de a)u(re 3convertir el %2& presente en a)u(re elemental4.

/. BIBIO%RA(IA:"ttp>//.scri#d.com/doc/:78727@@/Tomo;;Cap21ndul)amiento

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http://www.scribd.com/doc/107024066/Tomo-II-Cap-2-Endulzamientohttp://www.scribd.com/doc/107024066/Tomo-II-Cap-2-Endulzamiento


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"ttp>//.gas.peme+.com/PGPQ/Responsa#ilidadHsocial/Protecci,C9,Q9nHam#iental/1misiones/PlantaA)u(re."tm

"ttp>//.monogra(ias.com/tra#a0os?/petroleo/petroleo2.s"tml

"ttp>//.#uenastareas.com/ensa-os/ProcesoDe1ndul)amiento-Recuperaci

,C9,Q9nDe/:8@?:@."tml

"ttp>//.monogra(ias.com/tra#a0os6@/analisiscontaminantespetroleocrudo/analisiscontaminantespetroleocrudo.s"tmli+))9;uKDa;Sm

"ttp>//es.iBipedia.org/iBi/Plantasdeprocesamientodelgasnatural

"ttp>//pro(esores.(i#.unam.m+/l9pro(/Carpeta,27energ,1Da,27-,27am#iente/Gas,27

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