Aplicación de oxígeno en unidades de Claus cargadas con una carga adicional - particularmente una corriente de gas residual que contiene SO2 y que procede de la regeneración de adsorbente.

Un método para separar azufre de un fluido, que comprende las etapas de:

- proporcionar un primer fluido (21) que comprende un compuesto con contenido en azufre,

- adsorber (12) el azufre de dicho compuesto con contenido en azufre sobre un adsorbente (26), particularmente en presencia de hidrógeno (22),

- regenerar (13) dicho adsorbente (25) mediante oxidación de dicho azufre adsorbido a dióxido de azufre, proporcionando con ello una corriente de gas de escape (27) que comprende dióxido de azufre,

- proporcionar un segundo fluido (31) que comprende sulfuro de hidrógeno,

- utilizar dicho segundo fluido (31) y dicha corriente de gas de escape (27) como reaccionantes en un proceso de Claus (14) para producir azufre elemental (34),

• en donde una parte de sulfuro de hidrógeno proporcionada por dicho segundo fluido (31) se oxida a dióxido de azufre y agua a una temperatura de reacción,

• en donde el sulfuro de hidrógeno residual, el óxido de azufre resultante y dicho óxido de azufre proporcionado por dicha corriente de gas de escape (27) se convierten en azufre elemental (34), • en donde el oxígeno requerido para dicha oxidación de dicho sulfuro de hidrógeno proporcionado por dicho segundo fluido (31) es proporcionado por una corriente de aire (32), y

• en donde dicha corriente de gas de escape (27) diluye dicho segundo fluido (31) en dicho proceso de Claus (14),

caracterizado por que

dicho proceso de Claus es enriquecido con oxígeno (33) para mantener dicha temperatura de reacción igual a o por encima de 1100 ºC, preferiblemente por encima de 1200 ºC, preferiblemente por encima de 1250 ºC, preferiblemente por encima de 1300 ºC, preferiblemente por encima de 1400 ºC.

Aplicación de oxígeno en unidades de Claus cargadas con una carga adicional - particularmente una corriente de gas residual que contiene SO2 y que procede de la regeneración de adsorbente

La presente invención se refiere a un método para separar azufre de un fluido.

Un método de este tipo comprende las etapas de proporcionar un primer fluido que comprende un compuesto que contiene azufre, adsorber el azufre del compuesto que contiene azufre sobre un adsorbente, en particular en presencia de hidrógeno, regenerar el adsorbente mediante oxidación del azufre adsorbido a dióxido de azufre, produciendo de este modo una corriente de gas de escape que comprende dióxido de azufre, proporcionar un segundo fluido que comprende sulfuro de hidrógeno, utilizando el segundo fluido y la corriente de gas como reactivos en un proceso de Claus para producir azufre elemental, en el que una parte de sulfuro de hidrógeno proporcionada por el segundo fluido se oxida a dióxido de azufre y agua a una temperatura de reacción, y en el que el sulfuro de hidrógeno residual, el óxido de azufre resultante y el óxido de azufre proporcionado por la corriente de gas de escape se convierten en azufre elemental, y en el que el oxígeno requerido para la oxidación del sulfuro de hidrógeno proporcionado por el segundo fluido es proporcionado por una corriente de aire, y en el que la corriente de gas de escape diluye el segundo fluido en el proceso de Claus.

Unidades de recuperación de azufre basado en el llamado "Proceso de Claus Modificado" producen azufre elemental a partir de gases de alimentación con alta concentración de H2S mediante oxidación parcial de este último utilizando aire como oxidante primario. Esta oxidación con aire se realiza mediante la aplicación de una llama abierta en el interior de una cámara de combustión (también denominada horno de Claus). Las alimentaciones de unidades de Claus hechas funcionar en refinerías de petróleo son típicamente corrientes de gas que tienen una alta concentración de H2S (es decir, gas ácido) a veces en combinación con una segunda corriente de H2S que contiene los llamados gases de separador de aguas ácidas y grandes cantidades de amoníaco (NH3).

La estabilidad de cualquier llama basada en la combustión de combustible depende mucho de la concentración de inflamables dentro de la corriente de combustible; es decir, cuanto más diluido esté el combustible con compuestos que no participan en el proceso de oxidación más baja será la temperatura de la llama. En el caso extremo la llama incluso puede expirar. En caso de componentes inertes tales como nitrógeno este efecto es más evidente, pero si SO2 es importado a un horno de Claus, la complicación se agrava incluso por un segundo efecto - es decir, que incluso menos del principal combustible (p. ej., H2S) puede ser oxidado a SO2, que es el participante en la reacción importante de H2S residual dentro de las secciones aguas abajo de la unidad de Claus. Por lo tanto, en los casos de importación de gases que contienen S02 en un horno de Claus la consecuencia natural es - en circunstancias incluso sustanciales - una caída de la temperatura del horno. Los efectos secundarios de una disminución de la temperatura de este tipo son ampliamente conocidos.

Más notoria es la destrucción incompleta de los llamados compuestos traza tales como hidrocarburos persistentes (benceno, tolueno, xilenos, estireno) y también NH3. Un adelanto en los hidrocarburos conduce a ensuciamiento/desactivación del catalizador y a una reducción de la calidad de azufre. Incluso más sensible a la temperatura reducida del horno es la eficiencia de la destrucción de NH3. Si esta última es incompleta NH3 forma sales sólidas en los "puntos calientes" de la sección de Claus aguas abajo, que puede conducir a efectos tales como una eficiencia reducida de recuperación de azufre, más tiempo de parada de la planta, un daño considerable debido a la corrosión, la reducción de capacidad de la planta, etc.

El documento US-A-4533529 describe un procedimiento para obtener azufre elemental a partir de una corriente de efluente gaseosa que contiene sulfuro de hidrógeno (p. ej., un gas de cola de Claus) haciendo uso de un sorbente de óxido de zinc y la regeneración del sorbente sulfurado con oxígeno, dando como resultado una corriente que comprende dióxido de azufre. La corriente de SO2 puede ser alimentada a un reactor de Claus termal. El documento no describe que el enriquecimiento con oxígeno se aplique a los reactores termales de la planta de Claus a la que se alimenta el gas regenerador.

Basándose en estos antecedentes, es el objetivo de la presente invención proporcionar un método eficiente y económico para la separación de azufre.

El problema se resuelve mediante un método que tiene las características de la reivindicación 1.

De acuerdo con ello, el proceso de Claus es enriquecido con oxígeno para mantener la temperatura de reacción igual o superior a 1100 °C, preferiblemente por encima de 1200 °C, preferiblemente por encima de 1250 °C, preferiblemente por encima de 1300 °C, preferiblemente por encima de 1400 °C.

Un fluido en el sentido de la presente invención se refiere particularmente a un líquido o un gas.

El enriquecimiento en oxígeno del proceso de Claus conduce a una mejora de la oxidación de sulfuro de hidrógeno y a un aumento de la temperatura de reacción.

Una ventaja adicional del método de la invención es que la dilución es compensada por el enriquecimiento en oxígeno del proceso de Claus. Dado que las unidades de Claus están limitadas en su caudal de gas por diseño, una dilución del sulfuro de hidrógeno alimentado disminuye la capacidad de la unidad. Con ello el rendimiento de azufre elemental disminuye, porque se oxida menos sulfuro de hidrógeno y subsiguientemente se convierte en azufre elemental. Debido al enriquecimiento de la corriente de aire con oxígeno, el volumen de la corriente de aire se puede disminuir y un mayor volumen de sulfuro de hidrógeno puede ser alimentado a la unidad de Claus/proceso de Claus, aumentando con ello la capacidad de la unidad de Claus/proceso de Claus.

Otra ventaja del método de acuerdo con la Invención es que los hidrocarburos opcionalmente presentes en la corriente de gas de escape, por ejemplo debido a la oxidación Insuficiente, particularmente en el caso de un mal funcionamiento tal como un suministro inadecuado de aire utilizado para la regeneración oxidativa del adsorbente, son oxidados en el proceso de Claus a la temperatura de reacción descrita anteriormente y por lo tanto separados.

En algunas realizaciones, el proceso de Claus es alimentado con aire enriquecido con oxígeno o directamente con oxígeno puro. Aire enriquecido con oxígeno en el sentido de la presente invención se refiere particularmente a aire con un contenido en oxígeno de al menos 21% (v/v), 28% (v/v), 45% (v/v), 60% (v/v) o 75% (v/v). Oxígeno puro en el sentido de la presente invención se refiere, en particular, al oxígeno con una pureza de al menos el 90% (v/v). El uso de aire enriquecido con oxígeno u oxígeno puro permite una mayor conversión del sulfuro de hidrógeno en el segundo fluido en la misma unidad y evita reacciones secundarlas no deseadas y la contaminación con el nitrógeno. Adicionalmente, el uso de aire enriquecido con oxígeno u oxígeno puro permite el procesamiento de un segundo fluido con un contenido en sulfuro de hidrógeno bajo (particularmente por debajo de 20% (v/v) de H2S) y/o un segundo fluido que comprende amoniaco, hidrocarburos, en particular metano o árenos tales como benceno, tolueno, xileno y estlreno.

De acuerdo con una realización de la presente Invención y en contraste con las operaciones normales de Claus, no un tercio pero menos de un tercio del sulfuro de hidrógeno se convierte en dióxido de azufre, que reacciona después con el dióxido de azufre proporcionado por la corriente de gas de escape a azufre elemental.

De acuerdo con una realización de la presente invención, la conversión de sulfuro de hidrógeno y dióxidos de azufre se lleva a cabo en presencia de un catalizador.

De acuerdo con una realización de la presente invención, el catalizador comprende óxido de aluminio u óxido de titanio.

De acuerdo con una realización de la presente invención, el adsorbente es un metal reducido, un óxido metálico o un óxido metálico mixto, o un metal reducido combinado con un óxido metálico o un óxido de metal mixto.

De acuerdo con una realización de la presente invención, el metal reducido se selecciona de zinc, níquel, hierro y cobre.

De acuerdo con una realización de la presente invención, el óxido metálico se selecciona de óxido de zinc, óxido de níquel,... [Seguir leyendo]

1. Un método para separar azufre de un fluido, que comprende las etapas de:

proporcionar un primer fluido (21) que comprende un compuesto con contenido en azufre,

adsorber (12) el azufre de dicho compuesto con contenido en azufre sobre un adsorbente (26), particularmente en presencia de hidrógeno (22),

regenerar (13) dicho adsorbente (25) mediante oxidación de dicho azufre adsorbido a dióxido de azufre, proporcionando con ello una corriente de gas de escape (27) que comprende dióxido de azufre,

proporcionar un segundo fluido (31) que comprende sulfuro de hidrógeno,

utilizar dicho segundo fluido (31) y dicha corriente de gas de escape (27) como reaccionantes en un proceso de Claus (14) para producir azufre elemental (34),

en donde una parte de sulfuro de hidrógeno proporcionada por dicho segundo fluido (31) se oxida a dióxido de azufre y agua a una temperatura de reacción,

en donde el sulfuro de hidrógeno residual, el óxido de azufre resultante y dicho óxido de azufre proporcionado por dicha corriente de gas de escape (27) se convierten en azufre elemental (34),

en donde el oxígeno requerido para dicha oxidación de dicho sulfuro de hidrógeno proporcionado por dicho segundo fluido (31) es proporcionado por una corriente de aire (32), y

en donde dicha corriente de gas de escape (27) diluye dicho segundo fluido (31) en dicho proceso de Claus (14),

caracterizado por que

dicho proceso de Claus es enriquecido con oxígeno (33) para mantener dicha temperatura de reacción igual a o por encima de 1100 °C, preferiblemente por encima de 1200 °C, preferiblemente por encima de 1250 °C, preferiblemente por encima de 1300 °C, preferiblemente por encima de 1400 °C.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha corriente de aire (32) está enriquecida con oxígeno (33), u oxígeno (33) se alimenta directamente a dicho proceso de Claus (14).

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que dicho adsorbente (25, 26) es un metal reducido, preferiblemente zinc, níquel, hierro o cobre, o un óxido metálico, preferiblemente óxido de zinc, óxido de níquel, óxido de hierro u óxido de cobre, o un óxido metálico mixto, preferiblemente Zn-Fe-O, Zn-Ti-O o Cu-Fe-AI-O.

4. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que dicho primer fluido (21) se selecciona de un gas de síntesis bruto y una corriente de hidrocarburos, particularmente un destilado de petróleo crudo o producto de petróleo crudo, gas natural o biogás.

5. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que dicho primer fluido (21) se hidrogena (11), en el que dicho compuesto con contenido en azufre se reduce en sulfuro de hidrógeno y un resto de compuesto correspondiente, y en el que dicha hidrogenación (11) se realiza antes de dicha adsorción (12).