INSTITUTO MEXICANO DEL PETROLEO

PROYECTO D.00266“USOS ALTERNOS DEL AZUFRE GENERADO EN CENTROS DE

PROCESAMIENTO DE GAS Y REFINERÍAS”

LIDER DE PROYECTO:Dr. JOSE MANUEL DOMINGUEZ ESQUIVELjmdoming@imp.mx

INVESTIGADORA:DRA. PATRICIA FLORES SÁNCHEZpflores@imp.mx

Objetivo: “Desarrollar las tecnologías para el uso alternodel azufre recuperado ”.

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• LA PRODUCCION DE AZUFRE DE PEMEX ES DE 3,300 T/D (1.2 MMTA))

• PROYECCION (2011-2012): 1.3 MMTA (x Reconfiguración de Minatitlán)

• PROYECCION (2017): 2.4 MMTA (x Nuevos proyectos en el SNR)

DESCRIPCION DE LA PROBLEMÁTICA

MTA

ReconfiguraciónMinatitlán

Reconfiguración de Salamanca y nueva Refinería

Incremento de residuales de Salina Cruz

www.pemex.com• Disponibilidad de exportación en crecimiento: 1,958 MTA en 2017.

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Se formó un Grupo de Trabajo (DCO, PGPB, PREF, PMI y DCF) para asegurar el retiro de producto y definir la estrategia a seguir:

• Acciones de corto Plazo: Almacén en Agrogén, Qro. (Cap:192 MT)• Acciones de mediano y largo plazo: Desarrollar Proyectos sobre usos alternos

ACCIONES Y RESULTADOS: Redefinir una estrategia

Horizonte de la Producción Nacional de azufre (2017)

2,404 MTA

Azufre líquido

1,000

1,300

104*

Acido Sulfúrico (A partir del H2S)

Azufre sólido(Peletizado)

● Clientes nacionalesActuales (fertilizantes)

● Exportaciones a Norteamérica

● Clientes nacionales(Sustitución de azufre líquido)

● Clientes nuevos— Nutriente para cultivos— Material para construcción

● Exportaciones Sudamérica y Asia

● Sustitución de auto-consumos e incremento de demanda

* En análisis de factibilidadwww.pemex.com

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Identificación de las alternativas de uso del azufre :

PROPUESTA

(1) Transporte

(2) Fertilizantes y reposición de este elemento en cultivos

(3) Materiales construcción

(4) Pavimentos

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TRANSPORTE DEL AZUFRE

(1) ESTADO LIQUIDO

Sistemas calentados (130-140 oC)

• Terrestre:

- Camiones

- Carro-tanque Ferrocarril

• Marítimo: - Barco cisterna

(2) ESTADO SOLIDO

•Terrestre: - Camiones

- Ferrocarril

• Marítimo:- Barco cisterna

(3) SOLIDO/LIQUIDO

(POLIDUCTO)

• Suspensión:Agua, Aceite

• Solución: Amoniaco, SO2

* DISPONIBILIDAD DE DUCTOS

* DISPONIBILIDAD DE FLUIDOS

* BAJO COSTO DE OPERACIÓN

* SEPARACIÓN

• PROBLEMAS DE

MANEJO/RIESGO

• ALTO COSTO

• ALCANCE LIMITADO

• 0 % POLVOS

• TRANSPORTE SEGURO

• BAJO RIESGO/MANEJO

• BAJO COSTO

• INVERSIÓN INICIAL

• EMISION DE POLVOS

VENTAJAS/DESVENTAJAS

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FORMAS DE AZUFRE PARA TRANSPORTE

Fuente: Paul Crawford, Enersul LP Canada

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MANEJO DEL AZUFRE EN CPG’s y REFINERIAS

AzufreLíquido•T=130 °C

Proceso IMPElaboración esferas

•T = ambiente•No se genera polvo•Almacenamiento•Transporte seguro

Azufre LíquidoFosa•T=130 °C

Proceso ClausRecuperación de Azufre

TREN DE PROCESOS:

- Producción de gas- Refinación "Cuello de botella”

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60 m

9.50 m13.50 m

54.5 m

30.3 m

Área Experimental

1A9.50

FERTILIZANTES Y USOS AGRICOLAS

1A: Área Azufre = 287.5 m2 ; Área de Control 230.5m2 ;Área Experimental Total= 518m2

AREA EXPERIMENTAL

|

SUPERFICIE TOTAL

m2

SUPERFICIE CON

AZUFRE m2

SUPERFICIETESTIGO

m2

CONCENTRACION DE AZUFRE

g/m2

1A 518 287.5 230.5 104.31B 540 319 221 90.041C 869.2 437.9 431.2 68.5

Área Experimental No.1

µ1 = 51.3768S2

1 = 25.2069n1= 250µ2 = 48.2856S2

2= 43.7182n2= 250S2

P= 34.462

PRUEBAS PILOTO

Sin fertilizar

Fertilizado conazufre

•La media de la altura del cultivode cebolla fertilizada con azufrees significativamente mayor alcultivo sin fertilizante de azufre(30-50 %).

•Resultados similares en elrábano

EVALUACION ESTADISTICA

texp = 5.88 > t0.05250 = 1.645

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FERTILIZANTE A BASE DE AZUFRE MEJORADO

Próximas aplicaciones: Forrajes, Granos y Hortalizas

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MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN

Modificación de la propiedades mecánicas del azufre usando compuestos de tipo orgánico.

ss

ss s

s ss

ss+ S2

+ S2

s

s

s s

+ S+

12 in

6 in

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PRUEBAS DE COMPRESIÓN Y TENSIÓN INDIRECTA

[ ]2cm

KgAP

Esfuerzof==σ

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN UNIAXIAL TOTAL

27 - 224 (Kg/cm2)

[ ] 2lg2

)(

plb

LDP

indirectaTensiónEsfuerzof=Π=σ

RESISTENCIA A LA TENSIÓN

8 - 17 (Kg/cm2)

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RESULTADOS DE PRUEBAS DE COMPRESIÓN UNIAXIALY TENSIÓN INDIRECTA

Densidad promedio de los nuevos materiales = 2200 Kg/mDensidad del concreto = 2240-2400 Kg/m

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN UNIAXIAL TOTAL

400 - 790 (Kg/cm2)

RESISTENCIA A LA TENSIÓN 21 - 45 (Kg/cm2)

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN UNIAXIAL TOTAL (Concreto)

100 - 600 (Kg/cm2)

RESISTENCIA A LA TENSIÓN (Concreto)

12 - 16 (Kg/cm2)

3

3

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MATERIALES A BASE DE AZUFRE USANDO FIBRAS

Elaboración de materiales abase de azufre con la adición defibras para darle mayorresistencia al material

Estos materiales tienen mayor resistencia con respecto alconcreto y su densidad varía entre 1900-2300 Kg/m3 en funcióndel tipo de agregado que se use en cada formulación.

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN UNIAXIAL TOTAL

270 – 950 (Kg/cm2)

RESISTENCIA A LA TENSIÓN 10 – 27 (Kg/cm2)

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PRUEBA DE RESISTENCIA A LA FLEXIÓN , ADHESIÓNY ENVEJECIMIENTO

Determinación Resultados de probetas unidas por el centro1A 2A 3A 1B 2B 3B

Modulo de ruptura (resistencia a la flexión), MPa (Psi)

1.14 (165)

0.22 (32)

1.7(247)

0.24 (35)

0.90 (131)

0.17 (25)

Determinación Resultados probetas en forma de barras unidas por el centro

1A 2A 3A 1B 2B 3BResistencia a la Tensión en forma de cruceta, MPa (Psi)

-(-)

-(-)

0.2(29)

0.05 (7)

0.05 (7)

0.14 (20)

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MATERIAL COMERCIAL A BASE DE AZUFREUSADO PARA ADOQUIN Y TUBO DE ALBAÑAL

3

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Una familia de prototipos extruidos a base de azufre,con aditivos, para incrementar la productividad de cultivosagrícolas (30-50 %), dependiendo del cultivo y de lascondiciones del suelo agrícola.

Una serie de aglomerados de azufre de forma esferoidal,con propiedades mecánicas optimas para el transporte del azufresólido, con menores riesgos y menor costo económico, respectoal transporte actual en fase líquida (130 oC), el cual promueve laformación de “cuellos de botella” en los procesos de producciónde gas.

Un procedimiento para la fabricación de materialesde construcción

(adoquines,tubos para drenaje, guarniciones, barreras de carretera,pisos,etc.) con propiedades mecánicas superiores al concreto comercial y mayor resistencia a la corrosión en ambiente marino.

PRODUCTOS DESARROLLADOS

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CONCLUSIONES

Se realizó un estudio de factibilidad técnica y de mercado para el uso alterno del azufre producido en las refinerías y centros de producción de gas de Pemex.

Se demuestra que los inventarios de azufre pueden reducirse mediante diversas aplicaciones:

1.- Materiales aglomerados esféricos para transporte2.- Materiales extruidos para usos en agricultura3.- Materiales para construcción

Estos resultados generan una serie de tecnologías rentables para los productos derivados del azufre elemental.

Otras actividades próximas comprenden el estudio de escalamiento, pruebas piloto y de campo.

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OTRAS AREAS DEL IMP PARTICIPANTES

Los resultados obtenidos por este grupo de investigación han sido apoyadopor otros grupos de trabajo del IMP como:

Laboratorios de:

• Sistemas y Herramientas para la Adquisición de Información de Pozos• Geomecánica• Caracterización estructural de crudo y sus derivados• Evaluación en Microplantas y Escalamiento de Catalizadores• Corrosión• Plantas Piloto• Análisis y tratamiento de Agua• Seguridad y Medio Ambiente• Microscopía Electrónica de Ultra Alta Resolución• Área de Talleres• Seguridad e Higiene• Personal de apoyo del Programa de Ingeniería Molecular

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PRODUCTOS DE AZUFRE