Proceso de Recuperación de azufre en la Operadora Cerro Negro

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UNIDAD RECUPERADORA DE AZUFRE - SRU

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Tópicos

Página

1. Generalidades y Bases de Diseño

2-14

1. Descripción del Proceso

15-20

1. Variables de Operacionales

21-34

1. Control de Procesos

35-61

1. Diagrama Simplificado de Proceso

62

Introducción

El objetivo de la Unidad SRU, es producir azufre elemental en forma liquida, mediante el proceso Claus y SUPERCLAUS® y para lograrlo la filosofía de control que se utiliza, debe garantizar un control sistemático con el objetivo de proporcionar al máximo la seguridad para el personal, el ambiente y las instalaciones.

La Unidad Recuperadora de Azufre (SRU), ha sido diseñada para producir 230 TMD de azufre líquido a partir del Gas Ácido de las Torres Regeneradoras de Amina (ARU) y del Gas Agrio de las Torres Despojadoras de Agua Agria (SWS), como alimentación a  la Unidad, de esta forma se permitirá reducir las emisiones de SO2 a la atmósfera, por debajo de las nuevas regulaciones ambientales.

La Unidad de Manejo de Azufre (SSU), ha sido instalada al final de los trenes del SRU, con la finalidad de solidificar en forma de pastillas el azufre líquido producido, depositarlo en silos y enviarlos a los patios de embarque a través de camiones (Sistema Facilitador de Transporte de azufre).

Estas Unidades están divididas en las siguientes secciones:

• Una sección Claus (SRU).
• Una sección Superclaus (SRU).
• Un oxidador térmico (SRU).
• Sistema de manejo de azufre sólido (SSU).
• Sistema Facilitador de Transporte de azufre (STF).

En este manual se describirán las funciones de cada una de las secciones de estas Unidades y a su vez se encontraran condiciones de operación para las mismas.

Catalizador de

la Unidad de Recuperadora

de Azufre

La correcta selección del catalizador a utilizar en el proceso de recuperación de Azufre, es una parte esencial para la optimización de la planta y el logro de una máxima eficiencia, a los fines del cumplimiento con las exigencias de regulación ambiental.

Debido a la ajustada legislación ambiental, los problemas principales a ser resueltos durante el proceso de recuperación de azufre son:

• La hidrólisis del COS/CS2, las cuales son las reacciones limitantes, cuando el objetivo de recuperación de azufre es mayor de 98 %.

• Desactivación del catalizador de alúmina debido a la sulfatación. Esto ocurre en primer lugar durante el arranque y parada de planta y cuando ocurren perturbaciones con el oxígeno, causados por un diseño pobre de la planta o una operación impropia de los quemadores.

• El problema de sulfatación ocurre en todas las unidades de recuperación de azufre debido a la inevitable reacción termodinámica entre la AL2O3 con el SO2 y trazas de O2.

Este fenómeno no afecta el catalizador en base de TiO2, pero si desactiva la AL2O3. La desactivación del catalizador Claus en base de alúmina por sulfatación, causa efectos perjudiciales en su actividad del catalizador, estos efectos se pueden clasificar por orden decreciente en importancia como sigue:

• Desactivación fuerte en la capacidad de hidrólisis del CS2.

• Desactivación importante en la capacidad de hidrólisis del COS.

• Desactivación de la capacidad de reacción Claus, dependiendo de la ubicación; clasificado desde muy alto  en  el  tercer  reactor  (por  encima  de  50 %  de

pérdidas de conversión a azufre) hasta baja en el primer reactor (10 % de perdidas).

Disminución de las propiedades mecánicas, si se encuentran grandes niveles de sulfato.

Uno de los métodos más conocidos para remediar la sulfatación del catalizador de alúmina Claus, es rejuvenecerlo periódicamente. Este procedimiento es realizado cuando la recuperación de azufre empieza a ser insatisfactoria para el usuario.

El procedimiento a seguir es siempre el mismo, sin embargo deberá ser ajustado según la capacidad de cada Unidad de Recuperación de Azufre. Los pasos a seguir son los siguientes:

• Aumento de temperatura progresivo de los lechos del catalizador a 570, 520 y 500 °F respectivamente para el 1er, 2do y 3er convertidor, mientras se mantiene una relación H2S:SO2 de 2:1. Esta condición se debe mantener por 12-24 hr.

• Incrementar la relación H2S:SO2, en el rango 5 a 10, en el gas de cola, mientras se mantiene el máximo nivel de temperatura posible durante 24 horas.

• Después regresar a las condiciones de operación previas (relación H2S:SO2 y temperatura).

Sistema de

Servicios

El proceso de Recuperación de Azufre contempla dentro de su operación el consumo y generación de algunos de los servicios básicos del Mejorador, estos servicios que se describen a continuación:

Vapor de Baja Presión (LS):

La unidad produce vapor saturado de baja presión LP (50 psig. y 298°F) el cual es descargado al sistema de vapor de baja presión. Este vapor se genera en los condensadores de azufre.

El vapor se usa para calentar las mallas coalescedoras, serpentines de vapor, trazas, sistemas enchaquetados y para calentar algunas corrientes del proceso.

Vapor de Media Presión (MS):

El vapor de media presión a 150 psig. y una temperatura de 425 °F se importa y se usa para el calentamiento de las líneas de gas ácido de alimentación y gas de cola.

Vapor de Alta Presión (HS):

En las calderas de los trenes Claus se genera vapor saturado de alta presión HP, el cual se descarga al sistema de vapor de la refinería a 450 psig. y 459°F.

El vapor es utilizado para el precalentamiento del aire en ambos trenes Claus.

Agua de Alimentación para Calderas (BFW):

El agua de alimentación para calderas a 650 psig. y     250 °F del sistema de la refinería se introduce a la carcaza de la calderas y de los condensadores de azufre. Antes de entrar a los condensadores de azufre, el agua de alimentación de calderas se precalienta enfriando el azufre líquido que va a la fosa de almacenamiento.

Para prevenir acumulación de sólidos en la caldera, una cantidad pequeña de agua de caldera es purgada continuamente hacia el sistema de purga (Blowdown).

La cantidad de purga debe ser tal que la cantidad total de sólidos disueltos, incluyendo el contenido de cloruro, no exceda una concentración de 3000 ppm en peso.

El promedio normal de purga por diseño es 1 %, basado en el promedio de suministro de agua de alimentación a la caldera.

Sistema de condensado (HPC y LPC):

El Condensado, originado de los usuarios del sistema de vapor de baja presión (LP) y alta presión, (HP), se descarga al sistema de condensado de baja presión.

Los cabezales de condensado de baja presión están protegidos con válvulas de alivio de presión, calibradas a una presión de 50 psig.

Gas Natural (NG):

El gas natural es suministrado a los quemadores en línea y el quemador del oxidador térmico. El horno de reacción Claus se enciende con gas natural durante las operaciones de arranque, stand-by y parada. La presión y temperatura en el límite de batería es 105 psig. y       72 °F, respectivamente.

Aire de Instrumento (IA):

El aire de instrumento se suministra desde el sistema general, utilizado para la operación de instrumentos neumáticos y la purga de los visores de llama.

Agua de Enfriamiento (CW):

El agua de enfriamiento, es suministrada desde la refinería y se  utiliza en el sistema de aceite lubricante de los sopladores de aire y en el pirómetro óptico del horno de reacción.

Condensado de Vapor Frío (CSC):

El condensado de vapor frío, es suministrado por la refinería y se utiliza para la dilución del químico de la caldera.

Agua de servicio (SW)

Agua de servicio, utilizada para el enfriamiento del  toma