Manejo De Compuestos Azufrados Integrantes: Canro Daniel Forero Alix Núñez Francisco Vielma Manuel

EL CRUDO

Procesos de refinación 1.Separación por destilación. Separación mediante calor, de los diversos componentes del crudo. 2.Conversión. Transformación de los productos intermedios de cara a adecuar la producción a la demanda existente y/o mejorar sus propiedades. 3.Purificación. Eliminación o transformación de los compuestos (agua, sal, azufre...). 4.Mezclado o Blending. Mezclado de productos intermedios de cara a obtener los productos finales especificados.

¿Por qué son necesarios los procesos de purificación de azufre en el crudo? Evitar Envenenamiento del catalizador Y la corrosión

Tratamiento con amina

Hidro-tratamiento. Aplicación en Refinerías Tratamiento de gas combustible para re-circular. Hidro-tratamiento. S+H2+ Alta presión-H2S Absorción con amina Manejo a baja P Tratamiento de LPG. Coquificación, Craqueo, Reformado, Izomerizacion Unidad de recuperación de gases. Absorción con aminas Manejo a alta P

Unidades de Tratamiento Gas Combustible Unidades de Tratamiento de Dual

Unidad de regeneración de Aminas

absorbedor Regenerador Flash Tanque de Amina Reboiler Amina pobre Amina rica

Variables del Proceso

Selección de Aminas MEA Altamente reactiva Se degrada COS, CS2 , CO2 Menos reactiva Resistente Difícil de conseguir MDEA Diseñada para ese proceso No trata compuestos a baja presión. Altamente selectiva. Menos energía. Costosa.

Contaminantes+ Aminas Ácidos Contaminantes Coquificación Craqueo Contaminantes+ Aminas Acidos HSS (XHSS=0.1) Lavado con agua

Presencia de NH3 Tope del Regenerador Purga

Contenido de H2S típico Gas reciclado 10 Vol ppm Fuel Gas 160 LPG 50 Wt ppm

Cantidad de amina empleada Depende de la amina empleada Controlar la solución de amina

Condiciones de operación Temperatura A la salida del regenerador debe ser 126 °C Se puede variar T en función de Xamina Xhss Menor 10 % Separador de Aminas Proceso en 3 fases de 30 a 20 min. Filtración del carbón No excede el 10%.

Fundamentos del Proceso. Merox , por sus siglas en ingles, es un proceso de conversión catalítica en el cual los mercaptanos son convertidos a disulfuros promovidos por un catalizador el cual activa la oxidación a temperatura ambiente usando oxigeno atmosférico.

Diagrama de flujo simplificado.

Descripción del Proceso. La corriente de hidrocarburo amargo fluye del tanque de alimentación al contactor con la solución de Sosa Caustica conteniendo el catalizador (IMP-OM-1) y el aire. La mezcla fluye a un tanque separador en donde es extraída por la parte superior la corriente de hidrocarburo tratado mas aire remanente y por la parte inferior la solución de Sosa regenerada.

Tipos de unidades de proceso Merox. En la actualidad se han diseñado diversas versiones del proceso Merox, todas ellas para un propósito en especifico. Merox convencional.- Para la extracción de mercaptanos del GLP y naftas ligeras. Minalk Merox.- Para el endulzamiento de naftas intermediarias, este proceso inyecta pequeñas ppm de Sosa Caustica en la nafta de alimentación. Merox libre de Sosa.- Como su nombre lo indica es un proceso que cambia a la sosa caustica por una solución de amoniaco y agua, y así alcanzar la alcalinidad deseada, es utilizado en la querosina y algunas veces en la turbosina.

Diagrama del proceso Merox para turbosina.

Diagrama del proceso Merox para Gas LP.

Química del Proceso. El proceso Catalítico de remoción de Mercaptanos presentes en hidrocarburos ligeros, permite el endulzamiento de diversos productos desde una mezcla de propano-butano (Gas LP) hasta fracciones tipo nafta mediante el tratamiento a base de soluciones Causticas de Hidróxido de Sodio en presencia de un catalizador organometalico. Químicamente el proceso consiste en las siguientes reacciones moleculares : RSH + NaOH NaSR + H2O RSNa + ¼ O2 NaOH + ½ R2S2

Catalizador. Los procesos mas recientes de conversión de Mercaptanos consideran como catalizadores de oxidación quelatos o complejos organometalicos generalmente a base de fierro, cobre y cobalto. El catalizador desarrollado por el IMP consiste de una ftalocianina de cobalto sulfonada en un grado tal que se pueda lograr la suspensión del mismo en la solución de Sosa. Este catalizador es muy conocido por su capacidad para catalizar la oxidación de Mercaptanos en destilados del Petróleo agridulce, sin embargo han encontrado muy poca aceptación en el tratamiento. Por esa razón se están estudiando y creando diferentes tipos de catalizadores, por ejemplo; Ftalocianina de cobalto encapsulada en Zeolita X e Y para aumentar su fuerza básica.

Catalizador. El catalizador utilizado es de un tono verde azulado, amorfo insoluble en agua, resistente a altas temperaturas. Muy estable a la luz, el calor y las soluciones químicas.

Variables del Proceso. Presión.- La presión de operación en el mezclador debe ser tal que el aire necesario para la oxidación de los Mercaptanos en la fase acuosa, tenga la máxima solubilidad en la misma. Para tal efecto se sugiere que la presión mínima de operación sea de 3-3.5 Kg/cm2. 2.-Temperatura.- El aumento de temperatura reduce la solubilidad del aire en la fase acuosa. Se sugiere que la temperatura de operación máxima sea de 40 grados Celsius. 3.-Flujo de aire.- Se recomienda un flujo de aire de 20 lt/h. 4.-Concentracion de catalizador en la solución de sosa.- Dentro del intervalo de 75-300 ppm, no se tienen variaciones notables en la eficiencia de oxidación de los mercaptanos.

Efectos de las variables del proceso. La reacción se altera de acuerdo con las siguientes variables de operación: 1.-Concentracion de la solución de NaOH.- Dentro de ciertos limites (6-19% en peso) el aumento de la concentración mejora la extracción 2.- Temperatura.- El aumento de la temperatura favorece la reacción inversa. 3.-Tipos de Mercaptanos.- El aumento del peso molecular y la ramificación disminuyen el carácter acido de los mercaptanos y consecuentemente la facilidad de reacción. 4.-Concentracion de Mercaptanos.- El grado de extracción es función directa del contenido de mercaptanos en la corriente de hidrocarburos. 5.-Relacion de solución de Sosa –hidrocarburo.- Una mayor relación aumenta el grado de extracción.

RSH + O2 Catalizador 2 RSSR + 2 H2O Efecto de las variables del proceso. El incremento de la velocidad de reacción se puede lograr mediante el manejo adecuado de las siguientes variables de operación: 1.-Aumento de la temperatura de extracción-oxidación. 2.-Aumento de la cantidad de aire respecto al nivel estequiometrico. 3.-Aumento del grado de contacto entre la solución de Sosa, hidrocarburo y aire. 4.-Aumento de la concentración del catalizador. En resumen, la etapa de extracción y oxidación catalítica de los mercaptanos a disulfuros puede representarse en forma simplificada de la siguiente manera: RSH + O2 Catalizador 2 RSSR + 2 H2O NaOH

Termodinámica de la reacción.

Proceso Claus   El proceso Claus es un proceso químico catalítico que se utiliza para convertir el sulfuro de hidrógeno gaseoso (H 2 S) en azufre elemental (S). El proceso se conoce comúnmente como una unidad de recuperación de azufre (SRU ) y se utiliza mucho para producir azufre del sulfuro de hidrógeno se encuentra en el gas natural en bruto y de los gases de subproductos ácidos que contienen sulfuro de hidrógeno derivado de refinado de aceite crudo de petróleo y otras instalaciones industriales.

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.

Unidad de proceso Claus

Conversión del azufre en el horno

Reacción química H2S + 3⁄2O2 SO2 + H2O (térmico)   H2S + 1⁄2SO2 3⁄2S + H2O (térmica y catalítica)

Horno y unida recuperadora de calor

Descripción del proceso

Porcentaje de recuperación del azufre Horno……………. 50 % a 90% Convertidor 1…….85% a 95% Convertidor 2 ...…..94% a 97% Convertidor 3 ……96 % a 98% Convertidor 4 …….98% a 99% +

Mejoras del proceso Claus SUPERCLAUS El oxígeno Claus.  Mejores catalizadores