Merox

Merox es un acrónimo de oxidación de mercaptanos . 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, se proporciona mediante una solución acuosa de hidróxido de sodio (NaOH), una base fuerte , comúnmente conocida como sosa cáustica . En otras versiones del proceso, la alcalinidad se proporciona mediante amoníaco , que es una base débil.

En algunas versiones del proceso, el catalizador es un líquido soluble en agua. En otras, el catalizador se impregna en gránulos de carbón vegetal.

Los procesos que se llevan a cabo en refinerías de petróleo o plantas de procesamiento de gas natural para eliminar mercaptanos y/o sulfuro de hidrógeno (H₂S ₎ se conocen comúnmente como procesos de endulzamiento , ya que dan como resultado productos que ya no presentan los olores agrios y desagradables de los mercaptanos y el sulfuro de hidrógeno. Los disulfuros de hidrocarburos líquidos pueden permanecer en los productos endulzados. Estos pueden utilizarse como parte del combustible de la refinería o planta de procesamiento de gas natural, o bien, someterse a un procesamiento adicional.

Al tratar con queroseno, el proceso Merox suele ser más económico que utilizar un proceso de hidrodesulfuración catalítica para un propósito similar. Rara vez (o nunca) es necesario reducir el contenido de azufre del queroseno de destilación directa para cumplir con la especificación de 3000 ppm de azufre del combustible para aviones , ya que muy pocos petróleos crudos tienen una fracción de queroseno con un contenido de azufre superior a este límite.

UOP ha desarrollado numerosas 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 para aviones y querosenos. ^{[ 2 ]}
• Merox para la extracción de mercaptanos de gases de refinería y gases naturales. ^{[ 3 ]}
• Minalk Merox para el endulzamiento de naftas. ^{[ 4 ]} Este proceso inyecta continuamente solo unas pocas ppm de sosa cáustica en la nafta de alimentación.
• Merox sin sosa cáustica para endulzar combustibles para aviones y querosenos. ^{[ 5 ]} Este proceso inyecta pequeñas cantidades de amoníaco y agua (en lugar de sosa cáustica) en la nafta de alimentación para proporcionar la alcalinidad requerida.
• Merox sin sosa cáustica para el endulzamiento de naftas. ^{[ 6 ]} Este proceso también inyecta pequeñas cantidades de amoníaco y agua (en lugar de sosa cáustica) en la nafta de alimentación para proporcionar la alcalinidad requerida.

En todas las versiones de Merox mencionadas anteriormente, la reacción de oxidación global que tiene lugar en la conversión de mercaptanos a 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-Propanetiol - C ₃ H ₇ SH [nP mercaptano]
• 2-Propanetiol - CH ₃ CH(SH)CH ₃ [mercaptano 2C3]
• Butanotiol - C ₄ H ₉ SH [mercaptano de n-butilo]
• mercaptano de terc -butilo - C(CH ₃ ) ₃ SH [mercaptano de terc-butilo]
• Pentanotiol - C ₅ H ₁₁ SH [pentil mercaptano]

En algunas de las versiones del proceso Merox mencionadas anteriormente, el catalizador es líquido. En otras, el catalizador se presenta en forma de gránulos de carbón impregnados.

En las siguientes secciones se presentan diagramas de flujo y descripciones de las dos versiones convencionales del proceso Merox.

El proceso Merox convencional para la extracción y eliminación de mercaptanos de gases licuados de petróleo (GLP), como propano, butanos y mezclas de propano y butanos, también puede utilizarse para extraer y eliminar mercaptanos de naftas ligeras. ^{[ 1 ]} Se trata de un proceso de dos etapas. En la primera etapa, el GLP o la nafta ligera de partida se pone en contacto en el recipiente extractor de bandejas 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 representa un grupo orgánico como metilo, etilo, propilo u otros grupos. Por ejemplo, el etil mercaptano ( _etanotiol ) tiene la fórmula _C₂H₅SH .

El segundo paso se denomina regeneración e implica el calentamiento y la oxidación de la solución cáustica que sale del extractor. La oxidación da como resultado la conversión de los mercaptanos extraídos en disulfuros orgánicos (RSSR), que son líquidos insolubles en agua y que posteriormente se separan y decantan de la solución cáustica acuosa. La reacción que tiene lugar en la etapa de regeneración es:

4NaSR + O ₂ + 2H ₂ O → 2RSSR + 4NaOH

Tras la decantación de los disulfuros, la solución cáustica "pobre" regenerada se recircula a la parte superior del extractor para continuar extrayendo los mercaptanos.

La reacción Merox global neta que abarca la etapa de extracción y la de regeneración se puede expresar como:

4 RSH + O ₂ → 2RSSR + 2H ₂ O

La materia prima que ingresa al extractor debe estar libre de H₂S _. De lo contrario, cualquier H₂S _que ingrese al extractor reaccionaría con la solución cáustica circulante e interferiría con las reacciones de Merox. Por lo tanto, la materia prima se "prelava" primero haciéndola pasar a través de un lote de solución cáustica acuosa para eliminar el H₂S. _La reacción que tiene lugar en el recipiente de prelavado es:

H₂S + _NaOH → NaSH + _H₂O

La solución cáustica que se encuentra en el recipiente de prelavado se desecha periódicamente como " solución cáustica usada " y se reemplaza por solución cáustica nueva según sea necesario.

Diagrama de flujo

El diagrama de flujo que se muestra a continuación ilustra 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 H₂S _que pueda estar presente en la materia prima. El coalescedor en la parte superior del recipiente de prelavado evita que la sosa cáustica sea arrastrada y expulsada del recipiente.

La materia prima ingresa al extractor de mercaptanos y fluye hacia arriba a través de las bandejas de contacto, donde el GLP entra en contacto directo con la sosa cáustica Merox descendente, la cual extrae los mercaptanos del GLP. El GLP endulzado sale de la torre y fluye a través de: un decantador de sosa cáustica para eliminar cualquier resto de sosa cáustica, un recipiente de lavado con agua para eliminar cualquier resto de sosa cáustica y un recipiente con un lecho de sal gema para eliminar el agua presente. El GLP endulzado seco sale de la unidad Merox.

La solución cáustica que sale del fondo del extractor de mercaptanos (cáustica "rica" ​​de Merox) fluye a través de una válvula de control que mantiene la presión del extractor necesaria para mantener el GLP líquido. A continuación, se le inyecta el catalizador líquido patentado de UOP (según sea necesario), fluye a través de un intercambiador de calor calentado por vapor y se le inyecta aire comprimido antes de entrar en el recipiente oxidante, donde los mercaptanos extraídos se convierten en disulfuros. El recipiente oxidante tiene un lecho empacado para mantener la solución cáustica acuosa y el disulfuro insoluble en agua en contacto y bien mezclados.

La mezcla de sosa cáustica y disulfuro fluye hacia el separador, donde se forma una capa inferior de sosa cáustica Merox "pobre" y una capa superior de disulfuros. La sección vertical del separador sirve para la desconexión y la ventilación del exceso de aire e incluye un anillo Raschig para evitar la incorporación de disulfuros en el aire ventilado. Los disulfuros se extraen del separador y se dirigen al almacenamiento de combustible o a una unidad de hidrotratamiento. La sosa cáustica Merox pobre regenerada se bombea de nuevo a la parte superior del extractor para su reutilización.

El proceso Merox convencional para la eliminación de mercaptanos (es decir, endulzamiento) del combustible para aviones o queroseno es un proceso de una sola etapa. ^{[ 2 ]} La reacción de oxidación de mercaptanos tiene lugar en un entorno alcalino a medida que el combustible para aviones o queroseno, mezclado con aire comprimido, fluye a través de un lecho fijo de catalizador en un reactor. El catalizador consiste en gránulos de carbón vegetal impregnados con el catalizador patentado de UOP. La reacción de oxidación que tiene lugar es:

4 RSH + O ₂ → 2 RSSR + 2H ₂ O

Al igual que ocurre con el proceso Merox convencional para el tratamiento de GLP, el proceso de endulzamiento de combustible para aviones o queroseno también requiere un prelavado de la materia prima para eliminar cualquier H₂S _que pudiera interferir con el endulzamiento. La reacción que tiene lugar en el recipiente de prelavado cáustico por lotes es:

H₂S + _NaOH → NaSH + _H₂O

Diagrama de flujo

El reactor Merox es un recipiente vertical que contiene un lecho de gránulos de carbón vegetal impregnados con el catalizador UOP. Los gránulos de carbón vegetal pueden impregnarse con el catalizador in situ o adquirirse de UOP ya impregnados. Se mantiene un ambiente alcalino mediante el bombeo intermitente de sosa cáustica al reactor, según sea necesario.

El combustible para aviones o queroseno procedente de la parte superior del recipiente de prelavado cáustico se inyecta con aire comprimido y entra en la parte superior del reactor Merox junto con la sosa cáustica inyectada. La reacción de oxidación del mercaptano tiene lugar a medida que la materia prima se filtra hacia abajo sobre el catalizador. El efluente del reactor fluye a través de un decantador cáustico donde forma una capa inferior de solución acuosa de sosa cáustica y una capa superior de producto endulzado insoluble en agua.

La solución cáustica permanece en el decantador de sosa cáustica, de modo que el recipiente contiene un depósito para el suministro de sosa cáustica, que se bombea intermitentemente al reactor para mantener el ambiente alcalino.

El producto endulzado procedente del decantador cáustico fluye a través de un recipiente de lavado con agua para eliminar la sosa cáustica arrastrada y cualquier otra sustancia hidrosoluble no deseada. A continuación, fluye a través de un lecho de sal para eliminar el agua arrastrada y, finalmente, a través de un filtro de arcilla. El filtro de arcilla elimina las sustancias liposolubles, los compuestos no metálicos (especialmente el cobre) y las partículas que podrían impedir el cumplimiento de las especificaciones del combustible para aviones.

La presión mantenida en el reactor hace que el aire inyectado se disuelva completamente en la materia prima a la temperatura de funcionamiento .

• 2006 Derrame de desechos tóxicos en Costa de Marfil
• enlace disulfuro

• Perfil energético y medioambiental de la industria de refinación de petróleo de EE. UU. , Oficina de Tecnologías Industriales del Departamento de Energía de EE. UU. , diciembre de 1998. (Utilice la palabra clave "Merox" en la función de búsqueda de PDF).
• Aplicaciones del proceso MeroxSM para la extracción de azufre mercaptano. Resumen de un artículo presentado en la Reunión Anual de 1999 del Instituto Americano de Ingenieros Químicos .
• Perfil de la industria de refinación de petróleo , Proyecto Cuaderno Sectorial, Oficina de Cumplimiento y Garantía de la Normativa, Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos , septiembre de 1995. (Utilice la palabra clave "Merox" en la función de búsqueda de PDF).