Etapas Del Proceso Claus

Etapas del Proceso Claus.

“El sulfuro de hidrógeno (H2S) se encuentra comúnmente en el gas natural y productos de refinerías de petróleo, especialmente si el aceite crudo contiene una gran cantidad de compuestos de azufre. Las fuentes típicas son:

El gas de los campos de gas natural.

El gas de refinería “Sour”.

Aguas ácidas de gas separador.

El gas ácido de planta química.

El gas ácido de la planta de producción de sal.

El gas ácido procedente de la gasificación del carbón.” [5]

“La tecnología de Claus se puede dividir en dos etapas para el procesamiento y la conversión de los gases ácidos a azufre elemental(S): térmica y catalítica. En la tapa térmica(a altas temperaturas), sulfuro de hidrógeno se oxida (se convierte por combustión en SO2 en presencia de aire) a temperaturas por encima de 850ºC (1562ºF) en la cámara de combustión, este causa azufre elemental a precipitar en el enfriador de gas de proceso aguas abajo”. [4]

“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 (a bajas temperaturas), que completan la reacción y permiten elevar la conversión a niveles superiores del 96% sobre la carga original” [1]. “Más de 2,6 toneladas de vapor se genera a cada tonelada de rendimiento del azufre”. [4]

En este proceso la reacción principal es una oxidación equilibrada de H2S, según las siguientes ecuaciones:

3H2S + 3/2 O2  2H2S +SO2 + H2O [2] Ecuación 2

2H2S + SO2  3S + 2 H2O [2] (Etapa Catalítica) Ecuación 3

“Suficiente aire es mezclado con el gas ácido alimentado al quemador (horno de reacción), un tercio de H2S es transformado a SO2 con los hidrocarburos presentes, lo cual se puede representar mediante la siguiente relación” [1]:

H2S + 3/2 O2  SO2 + H2O + Calor……… 124Kcal [3] Combustión Ecuación 4

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):

2H2S + SO2  3/2S_2 + 2 H2O + Calor.……… 35Kcal [3] Conversión Ecuación 5

Sumando las reacciones indicadas anteriormente, la reacción neta es:

3H2S + 3/2O2  3S + 2 H2O………159Kcal [3] Global (Etapa Térmica) Ecuación 6

“Casi la mitad del azufre producido se forma en un horno de reacción y el resto se produce, por la reacción de conversión, sobre catalizadores de alúmina, 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)………. [3] Ecuación 7

Mientras que la oxidación de H2S y NH3 en las reacciones 4-7 representan la estequiometria primaria, cantidades menores de ellos, 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.

Los hidrocarburos (HCs) contaminantes del gas ácido pueden generar reacciones secundarias indeseables (y algunas deseables); como por ejemplo:

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O (dióxido de carbono)[3] Ecuación 8

2 CH4 + O2 2 CO + 4 H2 (monóxido de carbono)[3] Ecuación 9

CO2 + H2S COS + H2O (sulfuro de carbonilo)[3] Ecuación 10

COS + H2S CS2 + H2O (disulfuro de carbono)[3] Ecuación 11

Una parte del COS y del CS2 se convierte a H2S en el convertidor del URA, y el resto

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