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• Cristhian Fuentes Videira

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AZUFRE RECUPERADO Según la NOM (Norma Oficial Mexicana), el azufre recuperado se define como la “cantidad de azufre elemental que se obtiene en las plantas recuperadoras de azufre y deja de ser emitida a la atmósfera; se expresa en toneladas por día”. [1] Es importante conocer que todo crudo (petróleo) contiene cierto porcentaje de azufre, el cual mediante procesos químicos es recuperable. Este porcentaje de azufre es importante para calcular su valor con respecto a sus desempeños, rendimiento y utilización. Cuando este porcentaje (composición) de azufre en el crudo es menor al 0.5%, tienen mayor demanda debido a su versatilidad para obtener derivados y se les conoce como “petróleos dulces”, pero cuando el porcentaje (composición) está por encima de 0.5%, tienen menor demanda ya que requieren procesos más complejos para su refinación en combustibles, generando costos adicionales y se les conoce como “petróleos amargos”. (según José Gonzáles, 2014). [2] Hoy en día, las cantidades más importantes de azufre (alrededor del 48%) se obtienen por desulfuración de gas natural y del petróleo. Los procesos de desulfuración de los combustibles sólidos, líquidos y gaseosos deben llevarse a cabo para cumplir con sus reglamentaciones acerca de las emisiones de SO2 producidas por la combustión (“En particular, la Agencia para la Protección del Medio Ambiente de Estados Unidos (USEPA) ha propuesto recientemente reglamentos que limitarían el contenido de azufre al 0.05% en peso en los combustibles Diésel para el tráfico en carretera” [3]). Mediante la desulfuración se convierte mercaptanos, sulfuros, disulfuros, tiofenos o benzotiofenos en sulfuro de hidrogeno. [4] 1. PROCESO DE DESULFURACIÓN (Separación de Azufre del petróleo)

Fuente: Materias y materias prima – Miguel Katz

El proceso comienza con el desaire de la carga o alimentación. A continuación, la alimentación, la cual contiene azufre, se precalienta y se mezcla con una corriente de hidrógeno, formándose el ácido sulfhídrico (H2S), el cual se hace pasar a alta presión a través de un reactor catalítico de lecho fijo. El hidrógeno se separa y recicla; y el producto se estabiliza en una columna de destilación donde se obtiene en el tope Sulfuro de Hidrógeno y en el fondo se obtiene el refinado desulfurado.

El proceso se lleva a cabo por hidrogenación catalítica a temperaturas de 300-400°C y a 10-12atm de presión. Generalmente se usa como catalizador, mezclas de MoO3 y CoMoO4 o Mo2(WO4)3 sobre óxido de aluminio. Las reacciones que se llevan a cabo son las siguientes. [5] a) b) c) d) e)

Mercaptanos: Sulfuros: Disulfuros: Tiofenos: Benzotiofenos:

R-SH + H2 R-S-R’ + 2H2 R-S-S-R’ + 3H2 C4H4S + 4H2 C8H6S + 2H2

R-H + H2S R-H + R’-H + H2S R-H + R’-H + 2H2S C4H10 + H2S C6H4(CH2)2 + H2S

2. PROCESO DE CLAUS (Obtención de Azufre a partir de una corriente de H2S) La corriente de sulfuro de hidrógeno que se obtiene en tope de la columna de destilación en el proceso de desulfuración, se transforma en azufre elemental mediante el proceso de Claus. Este proceso se lleva a cabo en 2 etapas.

En la primera etapa el H2S se quema con una cantidad controlada de aire a 1000-1400°C de modo que solo se produzca la combustión de un tercio del total del H2S, siguiendo la siguiente reacción. 3H2S + 3/2O2

2H2S + SO2 + H2O;

(ETAPA 1 ΔH° = -519kJ)

En la segunda etapa, el remanente de H2S reacciona con el SO2 a 200-300°C formado en la primera etapa, obteniéndose azufre y agua. 2H2S + SO2

3S + 2H2O;

(ETAPA 2 ΔH° = -233,6kJ)

En el proceso Claus se utiliza comúnmente alúmina activada como catalizador (en forma de pequeñísimas esferas) o también bauxita activada, cobalto-molibdeno y alúmina activa Kaiser S-201. Mediante este proceso se logra convertir un 90-95% del H2S en S. Sin embargo, se han desarrollado métodos que mejoran el rendimiento llevándolo hasta el 99.5%. Entre Fuente: Materias y materias prima – Miguel Katz ellos, se encuentra el Superclaus, en el cual se utiliza un catalizador especial en el horno, que oxida selectivamente el H2S a S, evitando la formación de SO2. Existen otros métodos que emplean oxígeno puro en vez de aire, con lo que disminuye el porcentaje de nitrógeno que entra a la cámara de combustión y mejora el rendimiento. En otros procesos se efectúa la desulfuración seca. Para ello se emplean las llamadas masas Lux, que son virutas de aserrín impregnadas de Fe(OH)3, que retienen el H2S como sulfuro complejo de hierro. La masa agotada se regenera por tostación, en cuyo caso se obtiene SO2 o H2SO4. [5]

3. MÉTODO THYLOX (Otra alternativa para obtener S a partir de gases de H2S):

En este método el gas bruto se lava en una torre adecuada con arsenito alcalino y genera la siguiente reacción: Na2As2S5O2 + H2S  Na4As2S6O + H2O Luego, esta solución resultante pasa a una torre alta donde se pone en contacto con una corriente ascendente de aire a una temperatura de 30-40°C. Na4As2S6O + 1/2O2  Na2As2S5O2 + S Fuente: Materias y materias prima – Miguel Katz

El azufre liberado flota sobre el líquido en forma de espuma, que es separada y llevada a depósitos adecuados, y de aquí a un filtro rotativo del cual se separan las tortas de azufre con 30-40% de agua. Finalmente se funde este azufre en un autoclave obteniéndose azufre líquido. El rendimiento de este método es del 88-90% en conversión de azufre. [6]

COMENTARIO: Como se ha podido observar, el proceso de desulfuración es un proceso que consiste en eliminar casi en su totalidad el azufre del crudo (petróleo). Es posible obtener Azufre a partir de corrientes de gases de H2S, provenientes de la desulfuración. Para ello se diseñaron procesos como Claus (también SuperClaus) y el método Thylox. A partir de ambos se puede comparar y concluir que muestran mayor eficiencia los procesos de Claus y SuperClaus (90-95 y 99.5%) en comparación del método Thylox (88-90%). El método Thylox está asociado a un bajo rendimiento en comparación de los otros procesos, es por ello que requiere un posterior tratamiento de los gases de cola para evitar la polución ambiental y por lo general este tratamiento genera un costo adicional al proceso. Es importante la aplicación de estos procesos, debido a que se debe cumplir la normativa que exige un bajo nivel de emisiones de SO2.

BIBLIOGRAFÍA: [1] Capítulo 3. Norma Oficial Mexicana (NOM-148-SEMARNAT-2006) [2] http://www.venelogia.com/archivos/9622/ [web en línea] (consultado el 7 de abril del 2016). [3] http://www.ugr.es/~iquimica/PROYECTO_FIN_DE_CARRERA/lista_proyectos/p155.htm [web en línea] (consultado el 10 de abril del 2016). [4] Miguel Katz, Materiales y materias primas, Azufre cap. 4, pág 14 [5] Miguel Katz, Materiales y materias primas, Azufre cap. 4, pág 15 [6] Miguel Katz, Materiales y materias primas, Azufre cap. 4, pág 16

INTEGRANTES: -

FUENTES VIDEIRA, CRISTHIAN ANDRÉ VASQUEZ CARPIO, EDGAR EDUARDO

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