Proceso de tratamiento de gas con hidrólisis catalítica de COS y/o CS2.

Proceso para el tratamiento de un gas que contiene de 10 ppm en volumen al 0,5 % en volumen de al menos uno de los compuestos COS y CS2 y de 30 ppm en volumen al 5 % en volumen de compuestos hidrocarbonados insaturados, comprendiendo dicho proceso las siguientes etapas:

a) se lleva a cabo una hidrogenación

(1) de los compuestos hidrocarbonados insaturados a parafinas poniendo en contacto dicho gas con un catalizador de hidrogenación en presencia de hidrógeno a una temperatura comprendida entre 100 y 400 ºC, para así proporcionar un efluente empobrecido en compuestos hidrocarbonados insaturados, comprendiendo el catalizador de hidrogenación al menos un metal seleccionado entre paladio, platino, níquel y cobalto depositado sobre un soporte poroso,

b) se lleva a cabo una hidrólisis catalítica (2) del COS y/o CS2 presentes en el efluente gaseoso procedente de la etapa a) en presencia de agua para así proporcionar un efluente rico en H2S, poniendo en contacto el efluente que procede de la etapa a) con un catalizador de hidrólisis, comprendiendo el catalizador de hidrólisis alúmina u óxido de titanio.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13305436.

Solicitante: AXENS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 89 Bd. Franklin Roosevelt, B.P. 50802 92508 Rueil Malmaison Cedex FRANCIA.

Inventor/es: ROISIN,ERIC, LAMBERT,NICOLAS, LOONIS,YANN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Separación de gases o de vapores; Recuperación... > B01D53/86 (Procedimientos catalíticos)

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Fragmento de la descripción:

Proceso de tratamiento de gas con hidrólisis catalítica de COS y/o CS2 Campo de la invención

La invención se refiere a un proceso de tratamiento de gas que comprende en particular compuestos sulfurados como impurezas a eliminar. En particular, el proceso se aplica al tratamiento de efluentes de gas descargados de hornos de una unidad de producción de negro de humo.

Técnica anterior

Existen diversos procesos industriales que emiten efluentes gaseosos que contienen azufre. Estos efluentes o gases residuales se deben tratar antes de descargarse a la atmósfera para reducir la cantidad de estos compuestos contaminantes que contienen azufre hasta niveles aceptables, para asi satisfacer unas normas medioambientales cada vez más rigurosas.

El azufre que se encuentra en los gases residuales industriales, por ejemplo, en los gases emitidos por unidades de gasificación de carbón, de coque de petróleo o incluso de biomasa, o en los gases emitidos por los hornos de calcinación de unidades de producción de negro de humo, en general se encuentra en forma de dióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno y sulfuras de carbono tales como disulfuro de carbono (CS2) y sulfuro de carbonilo (COS). Los sulfuras de carbono son compuestos relativamente inertes y por tanto son difíciles de eliminar eficazmente del efluente.

En la técnica se conocen diversos métodos para la eliminación de azufre. Estos métodos en general se basan en el principio de formar sulfuro de hidrógeno (H2S), que es un compuesto reactivo y que se puede eliminar fácilmente.

Así, por ejemplo, el documento de Estados Unidos 5.466.427 divulga un proceso para el tratamiento de un gas residual que contiene azufre, en particular en forma de sulfuro de carbono, que consiste en la puesta en contacto de dicho gas con un catalizador para así llevar a cabo una hidrólisis del disulfuro de carbono (CS2) y del sulfuro de carbonilo (COS) en sulfuro de hidrógeno. El catalizador usado en este documento comprende:

el 0,5-5 % en peso de óxido de cobalto y/o de níquel;

el 1,5-15 % en peso de trióxido de mollbdeno;

el 70-98 % en peso de óxido de titanio.

Tal y como ha observado el solicitante, el proceso de la técnica anterior funciona satisfactoriamente siempre que el gas a tratar contenga una cantidad relativamente baja de productos hidrocarbonados insaturados (en particular compuestos de tipo alquino y dieno), es decir, a una concentración máxima de 50 ppm, o incluso de 30 ppm en volumen.

El documento WO 2006/065459 divulga un proceso de tratamiento de un gas que comprende al menos uno de los compuestos COS y CS2 y compuestos hidrocarbonados insaturados.

Descripción

Un objeto de la invención es proporcionar un proceso para el tratamiento de un gas capaz de convertir los compuestos que contienen azufre presentes en particular en forma de CS2 y/o COS que sea operativo Incluso si la alimentación a tratar contiene compuestos hidrocarbonados insaturados, por ejemplo, a una concentración superior a 30 ppm en volumen.

Para ello, el proceso de acuerdo con la invención comprende las siguientes etapas:

a) se lleva a cabo la hidrogenación de los compuestos hidrocarbonados Insaturados a paraflnas poniendo en contacto dicho gas con un catalizador de hidrogenación en presencia de hidrógeno a una temperatura comprendida entre 100 y 400 °C, para así proporcionar un efluente empobrecido en compuestos hidrocarbonados insaturados, el catalizador de hidrogenación que comprende al menos un metal seleccionado entre paladio, platino, níquel y cobalto depositado sobre un soporte poroso,

b) se lleva a cabo una hidrólisis catalítica del COS y/o del CS2 presentes en el efluente gaseoso procedente de la etapa a) en presencia de agua para así proporcionar un efluente rico en H2S, poniendo en contacto el efluente gaseoso procedente de la etapa a) con un catalizador de hidrólisis, el catalizador de hidrólisis que comprende alúmina u óxido de titanio.

Se ha observado que la etapa a) que supone la hidrogenación de la alimentación previene la desactivación progresiva, o incluso la obstrucción del catalizador de hidrólisis de la etapa b), en particular como resultado de la formación de gomas de polimerización sobre la superficie de los catalizadores. De hecho, gracias al pretratamiento

de la alimentación en la etapa a) los compuestos hidrocarbonados insaturados se convierten mediante hidrogenación en compuestos que no son capaces de polimerizar y por tanto envenenar, dar lugar a la coquización u obstrucción de los poros del catalizador de hidrólisis en la etapa b) posterior, dando como resultado una eficacia mejorada del proceso de tratamiento en comparación con la técnica anterior.

En el contexto de la invención, el término "compuestos hidrocarbonados insaturados" incluye en particular los compuestos de tipo alqueno, alquino y compuestos poliinsaturados de tipo dieno.

De acuerdo con una realización, las etapas a) y b) se llevan a cabo en un mismo reactor en el que se disponen sucesivamente dos lechos catalíticos, en concreto un catalizador de hidrogenación y un catalizador de hidrólisis. Los lechos catalíticos se disponen uno con respecto a otro en el reactor de tal manera que la alimentación a tratar entre en contacto con el lecho del catalizador de hidrogenación antes que el lecho del catalizador de hidrólisis.

De acuerdo con otra realización alternativa, el proceso emplea dos reactores específicos (es decir, un reactor de hidrogenación y un reactor de hidrólisis), donde el reactor de hidrogenación se instala aguas abajo del reactor de hidrólisis.

De acuerdo con una realización preferida, el proceso de acuerdo con la invención comprende una etapa de tratamiento del gas que sale de la etapa de hidrólisis, que consiste, por ejemplo, en el atrapamiento del H2S que se forma o la conversión del H2S en azufre elemental.

De acuerdo con una realización ventajosa, antes de llevar a cabo la etapa de hidrogenación se puede realizar una etapa de separación líquido/gas del gas a tratar.

Asimismo, es posible llevar a cabo una separación líquido/gas del gas que sale de la etapa b) antes de pasarlo a una unidad de tratamiento de H2S.

Alimentación gaseosa a tratar

El gas que se puede tratar mediante el proceso de acuerdo con la invención se puede obtener a partir de unidades de gasificación de carbón o de coque de petróleo o incluso de biomasa o a partir de hornos de calcinación de unidades de producción de negro de humo. Normalmente, el gas a tratar puede contener COS y/o CS2 en una cantidad de entre 10 ppm en volumen y el 0,5% en volumen. Así, en general el gas incluye COS en una cantidad que la mayoría de las veces se encuentra entre 10 ppm en volumen y el 0,3 % en volumen, el CS2 en una cantidad entre 10 ppm en volumen y el 0,3 % en volumen y opcionalmente HCN en una cantidad entre 20 ppm en volumen y el 0,2 % en volumen. El gas también puede contener hidrógeno, CO, S02, C02, H2S y agua.

El gas generalmente contiene hidrocarburos insaturados en una cantidad entre 30 ppm en volumen y el 5 % en volumen, preferentemente entre el 0,05 y el 3 % en volumen. En general, los compuestos hidrocarbonados Insaturados básicamente incluyen productos hidrocarbonados de cadena corta, normalmente C2, C3 o C4, del grupo de los alquenos, alquinos y compuestos poliinsaturados, tales como por ejemplo, etileno, acetileno y butadieno.

Etapa de hidrogenación (etapa al:

Dentro del alcance de la invención, la hidrogenación puede ser selectiva, es decir, implica únicamente alquinos y compuestos poliinsaturados de tipo dieno pero no mono-oleflnas. No obstante, incluso aunque en general esto no es necesario, no supone ninguna desventaja realizar una hidrogenación... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Proceso para el tratamiento de un gas que contiene de 10 ppm en volumen al 0,5 % en volumen de al menos uno de los compuestos COS y CS2 y de 30 ppm en volumen al 5 % en volumen de compuestos hidrocarbonados ¡nsaturados, comprendiendo dicho proceso las siguientes etapas:

a) se lleva a cabo una hldrogenaclón (1) de los compuestos hidrocarbonados ¡nsaturados a parafinas poniendo en contacto dicho gas con un catalizador de hldrogenación en presencia de hidrógeno a una temperatura comprendida entre 100 y 400 °C, para así proporcionar un efluente empobrecido en compuestos hidrocarbonados insaturados, comprendiendo el catalizador de hidrogenación al menos un metal seleccionado entre paladio, platino, níquel y cobalto depositado sobre un soporte poroso,

b) se lleva a cabo una hidrólisis catalítica (2) del COS y/o CS2 presentes en el efluente gaseoso procedente de la etapa a) en presencia de agua para así proporcionar un efluente rico en H2S, poniendo en contacto el efluente que procede de la etapa a) con un catalizador de hidrólisis, comprendiendo el catalizador de hidrólisis alúmina u óxido de titanio.

2. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, donde el catalizador de hidrogenación contiene platino, expresado como metal, en una cantidad comprendida entre el 0,02 % en peso y el 4 % en peso con respecto al peso del catalizador.

3. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, donde el catalizador de hidrogenación contiene paladio, expresado como metal, en una cantidad comprendida entre el 0,05 % en peso y el 5 % en peso con respecto al peso del catalizador.

4. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, donde el catalizador de hidrogenación contiene níquel, expresado como óxido, en una cantidad comprendida entre el 0,5% en peso y el 15% en peso con respecto al peso del catalizador.

5. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, donde el catalizador de hidrogenación contiene cobalto, expresado como óxido, en una cantidad comprendida entre el 0,5% en peso y el 15% en peso con respecto al peso del catalizador.

6. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el catalizador de hidrogenación también contiene molibdeno, expresado como óxido, en una cantidad comprendida entre el 1 % en peso y el 20 % en peso con respecto al peso del catalizador.

7. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el catalizador de hidrólisis también contiene al menos un 1 % en peso, preferentemente entre el 0,5 % en peso y el 10 % en peso de al menos un sulfato o silicato de un metal alcalino o un metal alcalino-térreo o de las tierras raras.

8. Proceso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, donde el catalizador de hidrólisis también contiene un metal seleccionado entre níquel, cobalto, molibdeno y wolframio.

9. Proceso de acuerdo con la reivindicación 8, donde el catalizador comprende:

óxido de titanio o alúmina en una cantidad comprendida entre el 60 % en peso y el 99,8 % en peso con respecto al peso del catalizador,

al menos un metal seleccionado entre níquel, cobalto, molibdeno y wolframio, expresado como óxido, en una cantidad comprendida entre el 0,2 % en peso y el 40 % en peso, preferentemente entre el 1 % en peso y el 25 % en peso con respecto al peso del catalizador.

10. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde las etapas a) y b) se llevan a cabo en el mismo reactor que comprende un lecho catalítico de hidrogenación (13) y un lecho catalítico de hidrólisis (14), disponiéndose los lechos (13, 14) el uno con respecto al otro en el reactor de manera que el gas a tratar entre en contacto con el lecho catalítico de hidrogenación (13) antes que el lecho catalítico de hidrólisis (14).

11. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la etapa a) se lleva a cabo a una presión comprendida entre 0,1 y 5 MPa y un VVH comprendido entre 1000 y 4000 h'1.

12. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la etapa b) se lleva a cabo a una presión comprendida entre 0,1 y 5 MPa y un VVH comprendido entre 1000 y 4000 h'1.

13. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una etapa c) donde el efluente rico en H2S que sale de la etapa b) se trata en una unidad para el atrapamiento del H2S o para la conversión del H2S en azufre elemental.

14. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde se realiza una separación líquido/gas del gas a tratar antes de llevar a cabo la etapa a) de hidrogenación.

15. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el gas a tratar se obtiene a 5 partir de unidades de gasificación de carbón o de coque de petróleo o incluso de biomasa o a partir de hornos de

calcinación de unidades de producción de negro de humo.