Estudio de Mecanismos de Reactivación de Catalizadores Agotados por Compuestos

Sulfurados

Índice

• Objetivo• Justificación• Introducción• Antecedentes• Metodología• Cronograma

Objetivo

El objetivo del proyecto es mediante el estudio de diferentes procesos termoquímicos obtener la adecuada reactivación de catalizadores de oxido de titanio agotado, para alargar su vida útil en plantas recuperadoras de azufre instaladas en PEMEX.

Justificación

La generalización en el uso de métodos de oxidación mediante el uso de catalizadores para la recuperación de azufre elemental a partir del gas de cola (gas acido) se han implementado en PEMEX, esto con el fin de cumplir con las normas internacionales en la emisión de gases, de igual forma hacer mas eficiente la recuperación de azufre y su comercialización.

Introducción

En los últimos tiempos la generación y emisión de gases contaminantes que son vertidos a la atmosfera esta generando fenómenos como el efecto invernadero y la lluvia acida que están deteriorando nuestro entorno, siendo de los principales contaminantes que contribuyen a este problema el H₂S y CO₂.

Plantas recuperadoras de azufreProcesamiento de gas de cola (gas acido) proveniente de yacimientos de gas natural con alto contenido de H₂S.

Gas Natural (↑H₂S) Gas limpio + Gas de cola (H₂S)Endulzamiento

Antecedentes

Gas amargo Gas Acido Azufre

Proceso

Yacimiento(Gas natural)

Endulzamiento de gas amargo

Recuperadoras de azufre (Proceso)

Adsorción

Adsorción

Física

Química

Fuerzas de Van der Waals

Transición de e¯ adsorbato - adsorbente

Criterios de diferencia

Calor de Adsorción

Física Química

Calor inapreciable

Proporcional al tamaño de la

reacción

Capa superficial fácil de remover

Reutilización del elemento

Capa superficial difícil de retirar

Medios abrasivos

Reversibilidad del Proceso

Espesor de la Capa

Temperatura

Presión Capa fuerte y grande

Catálisis (Características)

Catálisis

Homogénea

Disolución con los reactivos

(misma fase)

No influye en el equilibrio de la

reacción

Heterogénea

Fase distinta a los reactivos

Absorben moléculas de

gases y líquidos

Catalizadores

Catalizadores

Aceleradores Positivos

Inhibidores Negativos

Actividad ↑ Promotores

Desactivación ↓

Venenos catalíticos

Criterios de elección

Catálisis Homogénea

• Reacción una sola fase• Solubilidad• 10 al 15% procesos industriales

Catálisis Heterogénea

• Al menos dos fases• 85 al 90% procesos industriales

Oxido de titanio

Rutilo• Catalizadores• Pigmentación

Anatasa• Igual al rutilo• Materiales

cerámicos

Brookita• Polimorfo del

rutilo

Catalizadores de oxido de titanio (TiO₂)

Los catalizadores basados en óxido de titanio son de la más efectiva y selectiva en la oxidación de sulfuro de hidrógeno a azufre, a pesar de su baja área superficial los catalizadores muestran una alta actividad hacia la reacción de oxidación.

Parámetros de operación (PEMEX)

Etapa térmica TiO₂ Alúmina Súper Claus Incinerador

Gas acido

36-42% H₂S37-45% CO₂

1200 ° C

100 ppm 44 ppm 5 ppm O.5 ppm

Emisiones al aire de SO₂

Etapa catalítica

Gas de cola con tratamiento0.3 – 1% H₂S

Catalizador de TiO₂ (Esp. Técnicas)

Parámetro Valor

Diámetro promedio partícula (mm) 3 – 4 (mm)

Longitud del pellet 6 – 7 (mm)

Concentración de TiO2 90 (% en peso)

TiO2 + CaSO4 99.9 (% en peso)

Pérdidas por ignición (250-1100 °C) 5 (% en peso)

Resistencia mecánica 2.7 (lb/mm)

Corriente de alimentación reactor 1 y 3Compuesto Gas ácido a Reactor 1 Gas ácido a Reactor 3

O2 0.0 19.9

H2O 448.6 527.1

N2 753.9 828.0

SO2 56.5 1.1

CO2 601.0 627.4

H2S 91.1 15.8

S líquido 13.5 0.0

COS 17.3 0.2

Ar 9.0 0.0

CS2 9.7 0.5

S6 0.3 0.5

S8 1.2 0.9

CO 30.1 30.1

H2 14.8 14.8

Total 2047.0 2066.2

Flujo molar (kmol/h)