Desulfurare

O instalație de desulfurare

Termenul de desulfurare indică procesul prin care sulful și compușii săi sunt eliminați în procesele inerente procesării substanțelor în principal organice . ^[1]

Aplicații

Există multe motive pentru care acest proces este implementat; unul dintre cele mai importante este protejarea catalizatorului utilizat, deoarece compușii de sulf (cum ar fi H ₂ S ) otrăvesc catalizatorul făcându-l inutilizabil sau modificându-și semnificativ activitatea. ^[2]

În procesul de producție a amoniacului , de exemplu, se acționează distingând mai întâi compușii sulfonați în acizi (hidrogen sulfurat și tioli ) și neutri ( tiofeni , disulfuri). Ulterior, compușii neutri ai sulfului sunt transformați în acizi și eliminați prin absorbție în soluții bazice compuse din monoetanolamină (MEA) și dietanolamină (DEA), prin intermediul reacției:

{\ce {NH2CH2CH2OH + H2S -> S(NH3CH2CH2OH)2}}

{\ displaystyle {\ ce {NH2CH2CH2OH + H2S -> S (NH3CH2CH2OH) 2}}}

{\ displaystyle {\ ce {NH2CH2CH2OH + H2S -> S (NH3CH2CH2OH) 2}}}

În același proces, dacă procentele de compuși sulfonati sunt scăzute, se folosește absorbția în cărbune activ sau oxid de zinc , printr- o reacție ireversibilă și eliminarea produsului final ( ZnS ).

În procesul de dezacidificare a gazelor naturale , desulfonarea se efectuează într- o coloană de absorbție , funcționând în contracurent , folosind etanolamină .

Desulfurarea fracțiunilor de ulei

Instalatie de hidrodesulfurare catalitica .

În ceea ce privește desulfurarea fracțiunilor de ulei , este denumită mai frecvent hidrodesulfurare catalitică , așa-numita deoarece folosește hidrogenul ca agent de desulfurare și deoarece, pentru a avea loc la viteza necesară, trebuie catalizată în mod adecvat.

Catalizatorii utilizați în acest proces sunt în principal oxizi de cobalt și molibden , așezați pe un substrat de alumină .

Hidrodesulfurarea catalitică constă în amestecarea fracției de petrol care urmează a fi desulfurată (de obicei motorină , kerosen și păcură , uneori chiar benzină ) cu hidrogen pur. Acest reactiv a fost inițial obținut în principal ca un produs secundar al proceselor de reformare catalitică a benzinei, în timp ce în ultima vreme, cu nevoia tot mai mare de aplicare a proceselor de desulfurare, a devenit necesar să se obțină prin reformarea catalitică a metanului sau (mai rar ) de nafta .

Fluxul de hidrogen și fracțiunea de ulei care trebuie desulfurată sunt apoi încălzite prin flacără directă la temperatura de 300-400 ° C și trimise la catalizator. Starea fizică a curentului va depinde puternic de fracțiunea de ulei utilizată: de fapt, la acele temperaturi, în timp ce fracțiunile mai ușoare vor fi în fază gazoasă, cele mai grele, cum ar fi păcurii, vor fi în general prezente într-o trifază stare solid - lichid - vapori .

Reacția de desulfurare are loc apoi pe catalizator, în care se rup legăturile dintre atomii de sulf prezenți în hidrocarburi și aceasta reacționează cu hidrogenul dând hidrogen sulfurat. Hidrogenul sulfurat este apoi separat de fracțiunea de petrol desulfurată, exploatând faptul că rămâne gazos chiar și la temperatura camerei. Fluxul de hidrogen sulfurat astfel obținut este apoi trimis către alte reactoare chimice unde au loc reacțiile tipice ale procesului Claus , care duc la sulf solid, care este mult mai puțin periculos și mai ușor de depozitat.

Desulfurarea gazelor naturale

Desulfurarea gazelor naturale este din punct de vedere tehnic cea mai simplă și mai eficientă dintre tratamentele de desulfurare care se aplică combustibililor. De fapt, în gazele naturale, spre deosebire de petrol sau cărbune , sulful este conținut în totalitate sub formă de hidrogen sulfurat și, prin urmare, nu este legat chimic de restul combustibilului.

Această procedură este, în general, necesară prin faptul că hidrogenul sulfurat, fiind un gaz condensabil, ar tinde să formeze picături de lichid odată ce este adus la presiune ridicată în conductă, ceea ce ar tinde să distrugă compresoarele și conducta în sine. Desulfurarea gazelor naturale este, prin urmare, un proces care se desfășoară în general imediat după extracția sa.

Procesul de desulfurare a gazelor naturale este destul de simplu. Fluxul de gaze naturale care urmează a fi desulfurat este trimis către un reactor de picurare , umplut cu elemente ceramice, împreună cu apă . Apa și gazele naturale sunt trimise în contracurent (respectiv de sus și de jos). Când cei doi curenți intră în contact, hidrogenul sulfurat, fiind (spre deosebire de metan) o moleculă polară , tinde să se dizolve în apă. Elementele ceramice prezente în reactor servesc la creșterea suprafeței de contact dintre cele două fluxuri. Compușii de natură bazică sunt apoi dizolvați în apă, în mod tipic MEA (monoetanolamină) și DEA (dietanolamină), care reacționează foarte repede cu hidrogenul sulfurat odată ce se dizolvă în apă, formând compuși salini și practic nu păstrează nimic. apă.

Fluxul de apă și produsele de reacție astfel obținute sunt apoi trimise la un al doilea reactor, unde la diferite condiții de presiune și temperatură, reacția dintre MEA (sau DEA) și hidrogen sulfurat devine reversibilă. Prin urmare, din acest reactor pot regenera reactivii necesari pentru desulfurare și obțin un flux de hidrogen sulfurat și apă la ieșire, care sunt separați prin exploatarea faptului că la temperatura și presiunea camerei apa este lichidă în timp ce hidrogenul sulfurat este gazos. Fluxul de hidrogen sulfurat pur astfel obținut este apoi fie returnat în puțurile epuizate, fie trimis la tratamente chimice, cum ar fi procesul Claus.