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LIMITACIONES DE LOS PROCESOS EN ( molar)

1. Proceso de combustin parcial:

a)Concentracin de sulfuro de hidrogeno: mayor o igual al 50%

b)Concentracin de hidrocarburo: menor al 2%

2. Proceso de flujo dividido:

a)Concentracin de sulfuro de hidrogeno: 20 a 50%

b)Concentracin de hidrocarburo: menor al 5%


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REACTOR

El reactor debe ser de flujo continuo es decir un CSTR. Y como el catalizador se

encuentra colocado en camas (lechos) el reactor mas adecuado es un reactor de lechofijo, que consisten en uno o ms tubos empacados con partculas de catalizador, que

operan en posicin vertical. Las partculas catalticas pueden variar de tamao y

forma: granulares, cilndricas, esfricas, etc.

CATALIZADOR ALMINA(AL2O3)

Propiedades

Estado de agregacin: slido

Densidad 3860 kg/m3; 3,86 g/cm3

Masa molar 101,96 g/molPunto de fusin 2345 K (-270,805 C)

Punto de ebullicin 3250 K (-269,9 C)

Solubilidad en agua: insoluble
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%8Dndice_de_refracci%C3%B3n


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Proceso Claus de combustin parcial (un solo paso)

En el proceso de un solo paso, se introduce al quemador la cantidad suficiente de aire

para quemar una tercera parte del sulfuro de hidrogeno hasta dixido de azufre. Este

quemador se sita en una cmara de reaccin que puede ser un recipiente separado o

bien una parte del calderin de residuo. El objetivo de la cmara de reaccin es

proporcionar suficiente tiempo para que la reaccin de combustin se complete antes

de que la temperatura del gas se reduzca en el calderin de residuo.

El calderin de residuo elimina la mayor parte del calor de la reaccin exotrmica de los

gases mediante la produccin de vapor. Se emplean distintos tipos de calderines.

Usualmente estn dispuestos de modo que el gas circule por diversos grupos de tubos

en serie con unas cmaras o canalesen las que una parte de los gases pueda extraerse

a una elevada temperatura y as se recaliente la corriente principal de gas antes de los

convertidores catalticos. Frecuentemente condensa algo de azufre elemental, que se

elimina del gas en el calderin. En algunas plantas se coloca un condensador separadodespus del calderin. Se controla la temperatura del gas de modo que sea de 425 a

475F. Ello es necesario para mantener el lecho de catalizador por encima del punto de

roci del azufre, para evitar que el catalizador se recubra con azufre y se desactive. La

reaccin entre el sulfuro de hidrogeno y el dixido de azufre en el convertidor es

tambin exotrmica.


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Los gases del convertidor se enfran en el condensado siguiente, y se elimina la mayor

parte del azufre elemental como liquido. Las temperaturas de salida del condensador

deben mantenerse por encima de 250F, para impedir la solidificacin del azufre.

Normalmente se disponen dos convertidores y dos condensadores en serie, pero algunasplantas mas modernas tienen tres convertidores. El rendimiento global, tal como se a

indicado anteriormente, no es superior al 95%. Esta limitado por consideraciones

termodinmicas. Las modificaciones al proceso en un solo paso se centran en el empleo de

varios mtodos de recalentamiento para el control de la temperatura del alimento del

convertidor tales como cambiador de calor con convertidor de gases de salida,

quemadores en lnea y recalentadores del tipo de horno.


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DIAGRAMA DE FLUJO: Proceso Claus de un solo paso


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DIAGRAMA DE FLUJO: Proceso Claus flujo dividido


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REACCIONES

Proceso Claus de combustin parcial (un solo paso)La corriente de gas rica en sulfuro de hidrogeno se quema con la tercera parte de la

cantidad estequiometria de aire, y los gases calientes se pasan por un catalizador de

almina, para hacer reaccionar el dixido de azufre con el sulfuro de hidrogeno no

quemado para producir azufre elemental adicional.

Quemador: 2H2S + 2O2 SO2+ S + 2H2OReactor: 2H2S + SO2 3S + 2H2O

Proceso Claus de flujo dividido

H2S + 3/2O2 SO2+ S + H2O

2H2S + SO2 3S + 2H2O

La reaccin de Claus es exotrmica , significa que se genera calor en la reaccin


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COMPUESTOS CARBONO-AZUFRE

El sulfuro de carbonilo (COS) y el desulfuro de carbono (CS2) han presentado problemas en

muchas plantas Claus debido al hecho que no pueden convertirse con facilidad en azufre

elemental y dixido de carbono. Estos compuestos se forman en la etapa de combustin,

por la reaccin de los hidrocarburos con el dixido de carbono, de acuerdo con:

CH4+ SO2 COS + H2O + H2

CO2+ H2S COS + H2O

CH4

+ 2S2

CS2

+ 2H2

S

Son tambin posibles reacciones mas complejas. Estos compuestos, si no se transforman,

representan una perdida de azufre recuperable y un aumento en la emisin de azufre a la

atmosfera. Estudios recientes indican que un catalizador especial de almina es

significativamente mas efectivo que el convencional a base de bauxita, para convertir el

COS y el CS2en azufre elemental.


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UNIDAD DE RECUPERACIN DE AZUFRE CLAUS

Base: 100.000 BPDC Aceite crudo, North Slope,Alaska

90% recuperacin de azufre 86,6Ton/da de azufre

Componentes

%Vol.

Base seca pcem Lb/hr S (lb/hr)

Alimento:

H2S 92,1 1.737 9.370 8.820

CO2 7,9 148 1.030

N2 3.124 13.850

O2

100,0

781

5.790

3.960

28.210 8.820

Productos:

H2S 5,0 174 940 880

CO2 4,3 148 1.030

N2 90,7 3.124 13.850

H2O 1.562 4.450

Azufre

100,0 3.446

7.940

28.210

7.940

8.820


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Una unidad de azufre Claus reducir el contenido de sulfuro de hidrogeno de los gases

de salida a menos de 5 ppm.

Necesidades de servicios generales de la unidad de azufre Claus:

Electricidad: 1.701KWh/da

Agua de alimentacin al calderin: 48gpm

Produccin de vapor, 250psia: 23.040 lb/hr


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APLICACIONES

El proceso Claus se emplea ampliamente en refineras y plantas de tratamiento de

gases, ya que sus caractersticas se adaptan muy bien a los caudales y composiciones

de gas cido, que se obtienen en las refineras. En las plantas de tratamiento de gas, las

concentraciones en H2S del gas cido suelen ser ms bajas y las plantas necesitan

algunas modificaciones.


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PROCESO SUPERCLAUS

Las plantas recuperadoras de azufre que cuentan con proceso superclaus incrementan su

porcentaje de recuperacin de azufre al 98.5%. Ver diagrama de flujo

El proceso superclaus consiste de una etapa trmica, seguida por 3 etapas de reaccin

catalticas (R-1, R-2, R-3), con sus correspondientes condensadores para la remocin de

azufre. Los dos primeros reactores se llenan con catalizador Claus estndar, mientras que

el tercero se llena con el nuevo catalizador de oxidacin selectiva. En la etapa trmica, el

gas cido se quema con una cantidad subestequiomtrica de aire de combustincontrolada, tal que el gas de cola que abandona el segundo reactor (R-2), tpicamente

contiene de 0.8% a 1.0% vol. de cido sulfhdrico (H2S). El nuevo catalizador en el tercer

reactor (R-3), oxida el H2S a azufre con una eficiencia mayor de 85%. Sin embargo, dado

que el nuevo catalizador de oxidacin selectiva ni oxida el H2S a azufre y agua, ni revierte

la reaccin de azufre y agua a H2S y SO2, entonces se puede obtener una eficiencia total

de recuperacin de azufre de hasta 99.0%. El azufre lquido recuperado tiene una pureza

del 99.9%.


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DIAGRAMA DE FLUJO


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APLICACIN EN MXICO

Los complejos procesadores de gas Cactus, Ciudad Pemex, Nuevo Pemex y Poza Rica

cuentan con plantas recuperadoras de azufre con proceso superclaus, similares a la de la

del diagrama tpico, con una eficiencia de recuperacin de azufre > 98.5%. Los complejos

de Arenque y Sector Cangrejera cuentan con proceso Claus mejorado con eficiencias de

recuperacin de azufre del orden de 97.5% y Matapionche tiene una planta recuperadora

de azufre con proceso Claus y su eficiencia de recuperacin de azufre es menor de 97%.

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