Merox es un acrónimo de oxidación de mercaptano . Es un proceso químico catalítico patentado desarrollado por UOP que se utiliza en refinerías de petróleo y plantas de procesamiento de gas natural para eliminar los mercaptanos del GLP , propano , butanos , naftas ligeras , queroseno y combustible para aviones convirtiéndolos en disulfuros de hidrocarburos líquidos .
El proceso Merox requiere un ambiente alcalino que, en algunas versiones del proceso, es proporcionado por una solución acuosa de hidróxido de sodio (NaOH), una base fuerte , comúnmente conocida como cáustica . En otras versiones del proceso, la alcalinidad la proporciona el amoníaco , que es una base débil.
El catalizador en algunas versiones del proceso es un líquido soluble en agua. En otras versiones, el catalizador se impregna sobre gránulos de carbón vegetal.
Los procesos dentro de refinerías de petróleo o plantas de procesamiento de gas natural que eliminan los mercaptanos y / o el sulfuro de hidrógeno (H 2 S) se denominan comúnmente procesos de edulcoración porque dan como resultado productos que ya no tienen los malos olores agrios de los mercaptanos y el sulfuro de hidrógeno. Los disulfuros de hidrocarburos líquidos pueden permanecer en los productos edulcorados, pueden usarse como parte del combustible de la refinería o de la planta de procesamiento de gas natural, o pueden procesarse más.
Especialmente cuando se trata de queroseno, el proceso Merox suele ser más económico que usar un proceso de hidrodesulfuración catalítica para el mismo propósito. De hecho, rara vez (o nunca) se requiere reducir el contenido de azufre de un queroseno puro para respetar la especificación de azufre del combustible para aviones, ya que la especificación es de 3000 ppm y muy pocos petróleos crudos tienen un corte de queroseno con un mayor contenido de azufre. que este límite.
Tipos de unidades de proceso Merox
UOP ha desarrollado muchas versiones del proceso Merox para diversas aplicaciones:
- Merox convencional para la extracción de mercaptanos de GLP, propano, butanos o naftas ligeras. [1]
- Merox convencional para endulzar combustibles de aviación y querosenos. [2]
- Merox para extracción de mercaptanos de refinería y gases naturales. [3]
- Minalk Merox para endulzar naftas. [4] Este proceso inyecta continuamente solo unas pocas ppm de cáustico en la nafta de alimentación.
- Merox sin cáustico para endulzar combustibles de aviación y querosenos. [5] Este proceso inyecta pequeñas cantidades de amoníaco y agua (en lugar de cáustico) en la nafta de alimentación para proporcionar la alcalinidad requerida.
- Merox sin cáustico para endulzar naftas. [6] Este proceso también inyecta pequeñas cantidades de amoníaco y agua (en lugar de cáustico) en la nafta de alimentación para proporcionar la alcalinidad requerida.
En todas las versiones de Merox anteriores, la reacción de oxidación general que tiene lugar al convertir mercaptanos en disulfuros es:
- 4 RSH + O 2 → 2RSSR + 2H 2 O
Los mercaptanos que se eliminan con mayor frecuencia son:
- Metanotiol - CH 3 SH [m-mercaptano]
- Etanotiol - C 2 H 5 SH [e- mercaptano]
- 1-propanotiol - C 3 H 7 SH [nP mercaptano]
- 2-Propanotiol - CH 3 CH (SH) CH 3 [2C3 mercaptano]
- Butanotiol - C 4 H 9 SH [n-butil mercaptano]
- terc- butil mercaptano - C (CH 3 ) 3 SH [t-butil mercaptano]
- Pentanetiol - C 5 H 11 SH [pentilmercaptano]
En algunas de las versiones anteriores del proceso Merox, el catalizador es un líquido. En otros, el catalizador está en forma de gránulos de carbón vegetal impregnados.
Los diagramas de flujo del proceso y las descripciones de las dos versiones convencionales del proceso Merox se presentan en las siguientes secciones.
Merox convencional para extraer mercaptanos de GLP
El proceso convencional Merox para la extracción y eliminación de mercaptanos de gases licuados de petróleo (GLP), como propano, butanos y mezclas de propano y butanos, también se puede utilizar para extraer y eliminar mercaptanos de naftas ligeras. [1] Es un proceso de dos pasos. En el primer paso, la materia prima LPG o nafta ligera se pone en contacto en el recipiente extractor con bandeja con una solución cáustica acuosa que contiene el catalizador líquido patentado de UOP. La solución cáustica reacciona con los mercaptanos y los extrae. La reacción que tiene lugar en el extractor es:
- 2RSH + 2 NaOH → 2NaSR + 2 H 2 O
En la reacción anterior, RSH es un mercaptano y R significa un grupo orgánico como metilo, etilo, propilo u otro grupo. Por ejemplo, el etilmercaptano ( etanotiol ) tiene la fórmula C 2 H 5 SH.
El segundo paso se denomina regeneración y consiste en calentar y oxidar la solución cáustica que sale del extractor. Las oxidaciones dan como resultado la conversión de los mercaptanos extraídos en disulfuros orgánicos (RSSR) que son líquidos insolubles en agua y luego se separan y decantan de la solución cáustica acuosa. La reacción que tiene lugar en el paso de regeneración es:
- 4NaSR + O 2 + 2H 2 O → 2RSSR + 4NaOH
Después de la decantación de los disulfuros, la solución cáustica "pobre" regenerada se recircula de nuevo a la parte superior del extractor para continuar extrayendo mercaptanos.
La reacción global neta de Merox que cubre la extracción y la etapa de regeneración puede expresarse como:
- 4 RSH + O 2 → 2RSSR + 2H 2 O
El material de alimentación que entra en el extractor debe estar libre de cualquier H 2 S. De lo contrario, cualquier H 2 S que entra en el extractor sería reaccionar con la solución cáustica de circulación e interferir con las reacciones Merox. Por lo tanto, la materia prima se "prelava" primero fluyendo a través de un lote de cáustico acuoso para eliminar cualquier H 2 S. La reacción que tiene lugar en el recipiente de prelavado es:
- H 2 S + NaOH → NaSH + H 2 O
El lote de solución cáustica en el recipiente de prelavado se descarta periódicamente como " cáustico gastado " y se reemplaza por cáustico nuevo según sea necesario.
Diagrama de flujo
El siguiente diagrama de flujo muestra el equipo y las rutas de flujo involucradas en el proceso. [1] La materia prima de GLP (o nafta ligera) ingresa al recipiente de prelavado y fluye hacia arriba a través de un lote de sosa cáustica que elimina cualquier H 2 S que pueda estar presente en la materia prima. El coalescedor en la parte superior del recipiente de prelavado evita que el cáustico sea arrastrado y sacado del recipiente.
Luego, la materia prima ingresa al extractor de mercaptano y fluye hacia arriba a través de las bandejas de contacto donde el GLP entra en contacto íntimo con el cáustico Merox que fluye hacia abajo y que extrae los mercaptanos del GLP. El GLP endulzado sale de la torre y fluye a través de: un recipiente sedimentador cáustico para eliminar cualquier cáustico arrastrado, un recipiente de lavado con agua para eliminar aún más cualquier cáustico arrastrado residual y un recipiente que contiene un lecho de sal de roca para eliminar el agua arrastrada. El GLP endulzado en seco sale de la unidad Merox.
La solución cáustica que sale del fondo del extractor de mercaptano (cáustico Merox "rico") fluye a través de una válvula de control que mantiene la presión del extractor necesaria para mantener licuado el GLP. Luego se inyecta con el catalizador líquido patentado de UOP (según sea necesario), fluye a través de un intercambiador de calor calentado con vapor y se inyecta con aire comprimido antes de ingresar al recipiente oxidante donde los mercaptanos extraídos se convierten en disulfuros. El recipiente oxidante tiene un lecho empacado para mantener el cáustico acuoso y el disulfuro insoluble en agua bien contactados y bien mezclados.
La mezcla cáustica-disulfuro fluye luego al recipiente separador donde se deja formar una capa inferior de cáustico Merox "pobre" y una capa superior de disulfuros. La sección vertical del separador es para desacoplar y ventilar el exceso de aire e incluye una sección de anillo Raschig para evitar el arrastre de disulfuros en el aire ventilado. Los disulfuros se extraen del separador y se envían al almacenamiento de combustible oa una unidad de hidrotratamiento. Luego, el cáustico magro regenerado de Merox se bombea de regreso a la parte superior del extractor para su reutilización.
Merox convencional para endulzar combustible de aviación o queroseno
El proceso convencional de Merox para la eliminación de mercaptanos (es decir, edulcoración) del combustible para aviones o queroseno es un proceso de un solo paso. [2] La reacción de oxidación del mercaptano tiene lugar en un ambiente alcalino cuando el combustible para reactores o queroseno, mezclado con aire comprimido, fluye a través de un lecho fijo de catalizador en una vasija de reactor. El catalizador consiste en gránulos de carbón que han sido impregnados con el catalizador patentado de UOP. La reacción de oxidación que tiene lugar es:
- 4 RSH + O 2 → RSSR + 2H 2 O
Como es el caso del proceso convencional de Merox para el tratamiento del GLP, el proceso de edulcoración con combustible de aviación o queroseno también requiere que la materia prima sea prelavada para eliminar cualquier H 2 S que pudiera interferir con el edulcorante. La reacción que tiene lugar en el recipiente de prelavado cáustico por lotes es:
- H 2 S + NaOH → NaSH + H 2 O
Diagrama de flujo
El reactor Merox es un recipiente vertical que contiene un lecho de gránulos de carbón que han sido impregnados con el catalizador UOP. Los gránulos de carbón vegetal se pueden impregnar con el catalizador in situ o se pueden adquirir de UOP preimpregnados con el catalizador. Se proporciona un entorno alcalino bombeando cáustico al reactor de forma intermitente, según sea necesario.
El combustible para aviones o la materia prima de queroseno de la parte superior del recipiente de prelavado cáustico se inyecta con aire comprimido y entra en la parte superior del recipiente del reactor Merox junto con cualquier cáustico inyectado. La reacción de oxidación del mercaptano tiene lugar cuando la materia prima se filtra hacia abajo sobre el catalizador. El efluente del reactor fluye a través de un recipiente sedimentador cáustico donde forma una capa inferior de solución cáustica acuosa y una capa superior de producto edulcorado insoluble en agua.
La solución cáustica permanece en el sedimentador cáustico de modo que el recipiente contiene un depósito para el suministro de cáustico que se bombea intermitentemente al reactor para mantener el ambiente alcalino.
El producto endulzado del recipiente de sedimentación cáustica fluye a través de un recipiente de lavado con agua para eliminar cualquier cáustico arrastrado, así como cualquier otra sustancia soluble en agua no deseada, seguido de un flujo a través de un recipiente de lecho de sal para eliminar el agua arrastrada y finalmente a través de un recipiente de filtro de arcilla. . El filtro de arcilla elimina las sustancias solubles en aceite, los compuestos no metálicos (especialmente el cobre) y las partículas que podrían impedir que se cumplan las especificaciones de los productos de combustible para aviones.
La presión mantenida en el reactor se inyecta con aire que se disolverá completamente en la materia prima a la temperatura de funcionamiento .
Ver también
- Derrame de desechos tóxicos en Costa de Marfil de 2006
- Enlace disulfuro
Referencias
- ^ a b c Proceso Merox para extracción de mercaptano Archivado el 30 de diciembre de 2006 en la Wayback Machine.
- ^ a b Proceso Merox para endulzar queroseno / combustible de aviación Archivado el 17 de septiembre de 2006 en la Wayback Machine.
- ^ Proceso Merox para extracción de gas Archivado el 30 de diciembre de 2006 en Wayback Machine.
- ^ Proceso Minalk para endulzar con nafta de lecho fijo Archivado el 30 de diciembre de 2006 en la Wayback Machine.
- ^ Proceso Merox sin cáustico para endulzar queroseno / combustible de aviación Archivado el 30 de diciembre de 2006 en la Wayback Machine.
- ^ Proceso Merox sin cáustico para endulzar con nafta de lecho fijo Archivado el 28 de septiembre de 2007 en la Wayback Machine.
enlaces externos
- Energy and Environmental Profile of the US Petroleum Refining Industry , Departamento de Energía de EE. UU. Oficina de Tecnologías Industriales, diciembre de 1998. (Utilice la palabra clave "Merox" en la función de búsqueda de PDF)
- Aplicaciones del proceso MeroxSM para la extracción de azufre de mercaptano Resumen de un artículo presentado en la Reunión Anual de 1999 del Instituto Americano de Ingenieros Químicos .
- Profile of the Petroleum Refining Industry , Sector Notebook Project, Office of Enforcement and Compliance Assurance, US Environmental Protection Agency , septiembre de 1995. (Use la palabra clave "Merox" en la función de búsqueda de PDF)