El Proceso Claus | netl.doe.gov

El proceso Claus básico para la combustión subestequiométrica de sulfuro de hidrógeno (H2S) a azufre elemental sigue las siguientes reacciones:

H2S + 1 ½ O2 → SO2 + H2O

2 H2S + SO2 → 2 H2O + 3 S1

3 H2S + 1 ½ O2 → 3 H2O + 3 S

La Figura 12 muestra un esquema de flujo de proceso típico de una unidad de recuperación de azufre Claus (SRU) de 2 etapas rectas 3. El gas ácido del proceso de eliminación de gas ácido (AGR), junto con los gases superiores de la extracción de agua ácida y una pequeña cantidad de reciclaje de la unidad de tratamiento de gas de cola (no se muestra), se queman en el horno Claus con suficiente aire u oxígeno para producir una mezcla de gas total con la relación estequiométrica deseada de 2 a 1 de H2S a dióxido de azufre (SO2) para la conversión a azufre y agua. Una cantidad sustancial de azufre (aproximadamente 2/3 del azufre total recuperado) se forma térmicamente directamente en el horno por las reacciones anteriores. A medida que el escape del horno caliente se enfría en la caldera de calor residual (WHB), el azufre gaseoso se condensa y se elimina de los gases. La eliminación del azufre de los lados derechos de las reacciones proporciona la fuerza motriz para una mayor conversión en las etapas del reactor catalítico aguas abajo, que ocurren a temperaturas cada vez más bajas, lo que también favorece una conversión más completa a azufre. Los gases se recalientan y entran en el primer reactor catalítico, donde se lleva a cabo aproximadamente un 75% de conversión de los gases restantes, seguido de enfriamiento, condensación de azufre y eliminación. Sigue otra o dos etapas para recuperar aproximadamente el 98% del azufre total. El calor de reacción producido en el quemador se recupera en el WHB integrado mediante la generación de vapor a media presión, utilizado tanto en recalentamiento para etapas catalíticas como para uso exterior.

Los productos de azufre se enfrían y condensan, generando vapor a baja presión. El producto de azufre condensado se almacena en un pozo subterráneo de azufre fundido, donde luego se bombea a la carga del camión para su envío. El gas de cola Claus del condensador de azufre de última etapa se envía a una unidad de tratamiento de gas de cola para eliminar H2S, SO2 y sulfuro de carbonilo (COS) no convertidos antes de su eliminación.

Referencias / Lectura adicional

• Gasificación (2003)
  por Christopher Higman y Maarten van der Burgt, Elsevier Publishing

1. En la práctica, varias formas alotrópicas de azufre están involucradas, incluidas principalmente S2, S6 y S8. Predecir con precisión la formación, el comportamiento y la distribución del azufre en las etapas del proceso Claus requiere prestar atención a la termodinámica de todos los alótropos.
2. Original de Weiss, M.-M., “Selection of the acid gas removal process for IGCC applications”, Ponencia presentada en la Conferencia del IChemE “Gasification Technology in Practice”, Milán; reproducida en Christopher Higman y Maarten van der Burgt, Gasification, 1a edición, Elsevier Science (2003).
3. Una disposición de flujo dividido también es posible en la que una fracción significativa de la alimentación de gas ácido pasa por alto el horno y va directamente a la primera etapa catalítica; la selección de la disposición de flujo depende de múltiples factores, incluida la concentración de H2S en el gas de alimentación, el contenido de hidrocarburos del gas ácido, si se usa aire u oxígeno para encender el horno, y el precalentamiento de las corrientes de alimentación de aire y gas ácido. Una discusión detallada de estas complejidades está más allá del alcance de esta discusión; para más información, el lector puede consultar el Capítulo 8 “Procesos de recuperación de azufre” en Purificación de gas, Arthur L. Kohl y Richard Nielsen, Gulf Professional Publishing (1997).

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