Procesos de abatimiento de sulfuro de hidrógeno
Este artículo arroja luz sobre los procesos de eliminación del sulfuro de hidrógeno. Los procesos de abatimiento son: 1. Procesos secos y 2. Procesos húmedos.
Proceso de Abatimiento # 1. Procesos Secos :
El proceso seco para la eliminación de H2S de un gas residual se lleva a cabo haciendo reaccionar H2S con óxido férrico activado. El producto de reacción es sulfuro férrico.
Fe 2 O 3 + 3 H 2 S —–> Fe 2 S 3 + 3 H 2 O …………… .. (5.51)
El proceso puede llevarse a cabo en un reactor de lecho fijo o en un reactor de lecho fluidizado.
A. Proceso de lecho fijo :
El proceso se lleva a cabo en dos etapas. Durante la primera etapa, el gas cargado con H2S se pasa a temperatura ambiente a través de un lecho que contiene óxido férrico reactivo (formas ayy) mezclado con algunos materiales fibrosos o granulares humedecidos con aproximadamente 40% de agua.
Cuando una porción sustancial del óxido férrico se ha convertido en sulfuro, el flujo de gas residual se cierra y se inicia la segunda etapa de operación. Durante esta etapa, el aire a temperatura ambiente pasa a través del lecho, lo que resulta en la regeneración del óxido férrico y la liberación de azufre elemental de acuerdo con la siguiente reacción:
2 Fe 2 S 3 + 3 O 2 —–> 2 Fe 2 O 3 + 6S …………… .. (5.52)
El azufre elemental liberado se puede recuperar por extracción con solvente. Para una operación sin problemas de este proceso, se requieren al menos dos camas, de modo que cuando en una cama tiene lugar la reacción de reducción, la otra cama se regenera.
B. Proceso de lecho fluidizado :
En esta configuración se requieren dos lechos fluidizados circulantes. En el primer lecho, el H2S reacciona con gránulos fluidizados de óxido férrico activado a aproximadamente 340-360 ° C. Desde este lecho, los gránulos que contienen sulfuro férrico y óxido férrico sin reaccionar fluyen al segundo lecho donde las partículas de sulfuro se tuestan a aproximadamente 800 ° C para regenerar el óxido férrico y recuperar S como SO 2 . Las partículas de óxido férrico se devuelven al primer lecho y el SO 2 se envía a una planta ácida.
Proceso de Abatimiento # 2. Procesos Húmedos :
Hay muchos procesos húmedos para la eliminación de H2S de un gas residual. Algunos de estos procesos se describen a continuación.
A. Proceso de girbotol:
Este proceso consiste en la absorción de H 2 S en una solución de amina y luego se elimina el H 2 S disuelto con vapor. La amina que se utilizará en una situación particular depende de si el gas residual contiene COS y / o CO 2 además de H 2 S.
Se puede usar una solución acuosa de mono-etanol amina al 15-20% si el gas que se va a lavar no contiene COS, ya que el COS forma urea dietanol que es estable al calor. Dado que la mono-etanol amina tiene una alta presión de vapor, el H2S regenerado por calentamiento indirecto por vapor de la solución impregnada tiene que lavarse para recuperar la amina arrastrada.
El lavado se puede hacer con agua, pero si el H2S se va a recuperar como un gas seco, entonces se debe usar di-etilenglicol o tri-etilenglicol como líquido de lavado en lugar de una solución de monoetanol amina. Dado que la monoetanol amina también absorbe CO 2, no es un absorbente adecuado en presencia de CO 2 .
La di-etanol amina es mejor absorbente que la monoetanol amina, ya que su presión de vapor es menor que la de la monoetanol amina. Se puede usar di-etanol amina incluso cuando el COS está presente junto con el H2S, ya que el COS no forma dietanol urea. Si el gas residual que se va a lavar contiene tanto H2S como CO2, debe usarse una solución acuosa al 30% de tri-etanol amina o metil-di-etanol amina para la absorción selectiva de H2S.
B. Proceso de fosfato de potasio:
Cuando el CO2 está presente junto con el H2S, se puede usar una solución acuosa al 40% de fosfato de potasio como absorbente. Esta solución absorbe H 2 S preferentemente. De la solución impregnada, se elimina el H2S con vapor vivo.
C. Proceso de carbonato de sodio :
Cuando el H 2 S no está acompañado por CO 2, se puede usar como absorbente una solución acuosa de 3 a 3, 5% de Na 2 CO 3 .
Durante la absorción se forman hidrógeno sulfuro de sodio y bicarbonato de sodio:
Na 2 CO 3 + H 2 S Na HCO 3 + Na HS …………… .. (5, 53)
Para la regeneración de carbonato y la recuperación de H 2 S, la solución gastada se destila al vapor al vacío. Un método alternativo para la regeneración de la solución gastada es oxidarla con oxígeno en presencia de aproximadamente 0, 5 por ciento de óxido férrico en suspensión, por lo que se regenera Na 2 CO 3 y se precipita azufre elemental.
Un proceso alternativo (cuando el CO2 está presente junto con el H2S) es usar una solución de carbonato de amonio para la absorción en lugar de una solución de carbonato de sodio. Para la regeneración de la solución gastada, la oxidación se lleva a cabo con oxígeno en presencia de Fe 2 O 3 . Otro proceso alternativo (proceso Thylox) utiliza solución de tioarsenato de sodio como absorbente. En este proceso para la reacción de oxidación-regeneración no se requiere catalizador.
Las reacciones se pueden representar como en:
Reacción de absorción :
Na 4 As 2 S 5 O 2 + H 2 S - -> Na 4 As 2 S 6 O + H 2 O …………… .. (5.55)
Reacción de regeneración :
Na 4 As 2 S 6 O + ½ O 2 - -> Na 4 As 2 S 5 O 2 + S …………… .. (5.56)
D. Proceso de Stretford :
El proceso de Stretford es un proceso selectivo de H2S. Puede reducir el contenido de H2S residual en un gas tratado a un nivel muy bajo. La temperatura de funcionamiento es relativamente baja, alrededor de 40 ° C. El absorbente utilizado en este proceso para la eliminación de H 2 S es un licor alcalino acuoso que contiene carbonato de sodio, bicarbonato, vanadato y sal de sodio de ácido antulfónico antraquinona (ADA) que tiene un pH en el rango de 8.5 a 9.5.
El gas a tratar se friega a contracorriente con la solución en un absorbente donde prácticamente se elimina la mayor parte del H2S. El contenido residual de H2S puede ser inferior a 1 ppm.
Desde el absorbente, la solución fluye hacia un oxidante (tanque de reacción) donde tiene lugar la regeneración del absorbente y la formación de azufre elemental debido a la mezcla íntima con el aire.
El azufre elemental producido en el oxidante se separa por flotación y se elimina como una espuma que tiene aproximadamente un 10% en peso de sólidos. La solución regenerada después de la eliminación del azufre se bombea de nuevo al absorbedor.
E. Proceso LO-CAT:
Se afirma que este proceso es el más adecuado para la eliminación de H2S cuando está presente en el nivel de ppm en una corriente de gases de escape. Se ha desarrollado para eliminar el problema de olor debido a la presencia de H2S. Este es un proceso de oxidación-reducción en fase líquida que resulta en la conversión de H2S a azufre elemental.
El líquido de lavado es una solución acuosa diluida de hierro quelado orgánico. El hierro oxida el H2S mientras se reduce. La solución gastada del lavador se oxida con aire, por lo que el absorbente se regenera para su reutilización y se produce azufre elemental.
Este proceso es H 2 S específico. No elimina otros compuestos que contienen azufre, como COS, CS 2, mercaptanos. Puede reducir el H2S a un nivel muy bajo en el gas tratado. Es superior a los otros procesos de oxidación-reducción debido a su mayor actividad catalítica y no toxicidad.
De los diferentes procesos de reducción de H2S disponibles en la actualidad, se ha encontrado que este es bastante económico, particularmente para el tratamiento de una gran corriente de gas que tiene un bajo contenido de H2S.
F. Proceso de Cataban :
El agente catalítico utilizado en este proceso es una solución acuosa que contiene 2-4% de hierro férrico quelado. El quelato se puede usar en un amplio rango de pH 1.0 a 11.0 y en un rango de temperatura por debajo de la temperatura ambiente a aproximadamente 130 ° C, ya que es estable en el rango mencionado anteriormente. Durante el proceso, el ión férrico oxida el H2S a azufre elemental y se reduce a ión ferroso. Simultáneamente se produce la oxidación por aire de iones ferrosos a iones férricos.
Las reacciones pueden representarse como:
2 Fe 3+ + H 2 S —–> 2 Fe 2+ + S + 2 H + …………… .. (5.57)
2 Fe 2+ + ½O 2 + H 2 O —–> 2 Fe 3+ + 2 OH - …………… .. (5.58)
Este proceso se puede usar particularmente para la reducción de H 2 S en una concentración baja si el objetivo no es recuperar el azufre. Cuando la corriente de gas influyente contiene oxígeno, no se requerirá aireación para la oxidación de iones ferrosos.
G. Proceso Giammarco-Vetrocoke :
Una solución de carbonato de potasio que contiene arseniato de potasio se utiliza para la absorción de H2S en el Proceso de Giammarco-Vetrocoke. Se utiliza para eliminar el H2S del gas de horno de coque, el gas de síntesis y el gas natural. El contenido de H2S del gas tratado puede ser tan bajo como 1 ppm, incluso en presencia de CO2 a una concentración y temperatura de funcionamiento altas cercanas a 150 ° C.
Para la regeneración del licor gastado se oxida con O 2 (aire). El azufre elemental se produce como producto final.
Las reacciones químicas que tienen lugar durante el proceso de regeneración-absorción pueden resumirse de la siguiente manera:
KH 2 AsO 3 + 3H 2 S -> KH 2 As S 3 + 3 H 2 O …………… .. (5.59)
KH 2 como S 3 + 3 KH 2 como O 4 —–> 3 KH 2 como O 3 S + KH 2 como O 3 …………… .. (5.60)
3 KH 2 como O 3 S —–> 3 KH 2 como O 3 +3 S …………… .. (5.61)
3 KH 2 como O 3 + 1 ½ O 2 —–> 3 KH 2 como O 4 …………… .. (5.62)
El mecanismo y los pasos reales de la reacción son complejos y la reacción general puede expresarse como
3H 2 S + 1 ½ O 2 —–> 3 S + 3 H 2 O …………… .. (5.63)
El papel del carbonato es mantener el pH adecuado.
