Las 8 principales aplicaciones de los catalizadores de desulfuración de ftalocianina de cobalto
La eliminación de azufre rara vez es solo un problema de emisiones. El sulfuro de hidrógeno puede corroer las tuberías, envenenar los catalizadores posteriores, dañar los motores, generar problemas de olor y obstruir las torres de desulfuración con el azufre depositado.
Los catalizadores de desulfuración de ftalocianina de cobalto se utilizan en sistemas de oxidación húmeda alcalina para eliminar el H₂S de los gases industriales. Ayudan a regenerar la solución circulante y convierten los sulfuros absorbidos en azufre elemental separable.
Algunas formulaciones de ftalocianina de cobalto también se utilizan para endulzar mercaptanos en GLP y fracciones de petróleo. Sin embargo, la eliminación de H₂S en fase gaseosa y el endulzamiento de hidrocarburos líquidos son funciones diferentes y deben evaluarse por separado.
Este artículo abarca ocho escenarios industriales comunes para los catalizadores de ftalocianina de cobalto y los aspectos operativos que los compradores deben verificar antes de seleccionar un producto.
Tabla de contenido
¿Cómo funciona un catalizador de desulfuración de ftalocianina de cobalto?
En un sistema de desulfuración por oxidación húmeda, el gas que contiene azufre entra en contacto con una solución alcalina circulante dentro de un absorbedor. El sulfuro de hidrógeno se absorbe en el líquido y luego se oxida a azufre elemental mediante un ciclo redox catalítico.
El aire que se introduce en la sección de regeneración restablece la solución circulante para que pueda regresar al absorbedor.
El proceso habitual incluye:
- Absorción de H₂S en una solución alcalina
- Conversión catalítica de sulfuros disueltos
- Oxidación a azufre elemental
- Regeneración del aire del líquido circulante
- Separación de azufre
- La solución reciclada se devuelve al absorbedor.
Un sistema bien gestionado puede reducir la carga de H₂S al tiempo que recupera azufre y limita el consumo de productos químicos. El rendimiento real aún depende de la composición de la entrada, la alcalinidad, el pH, la temperatura, la aireación, la relación líquido-gas y la separación del azufre.
Honrel suministra un Catalizador de desulfuración de ftalocianina de cobalto PDS-HY para la purificación oxidativa húmeda de gases y para determinadas tareas de tratamiento de azufre.
1. Desulfuración y descianación del gas de horno de coque
El gas de coquería puede contener H₂S, HCN y otras impurezas que contienen azufre. Estos contaminantes deben controlarse antes de que el gas se utilice como combustible industrial, se suministre como gas ciudad o se envíe a otro proceso químico.
La oxidación húmeda con PDS se utiliza en plantas de coquización para absorber H₂S y promover la formación de azufre en la solución circulante. Dependiendo de la configuración del proceso, la misma sección de purificación también puede utilizarse para la descianación.
Entre las preocupaciones operativas más comunes se incluyen:
- H₂S de alta entrada
- HCN en el gas crudo
- Depósito de azufre en el relleno de la torre
- Tuberías y boquillas de pulverización obstruidas
- Alto contenido de azufre en suspensión
- Formación de espuma en la solución circulante
- Acumulación de tiosulfatos y otras sales subproductos
- Disminución de la eficiencia de regeneración
El proceso PDS-HY genera partículas de azufre relativamente grandes, lo que facilita la separación sólido-líquido. Una mejor eliminación del azufre puede reducir los sólidos en suspensión en la solución y disminuir el riesgo de obstrucción de la torre y de las tuberías.
Honrel recomienda una concentración de catalizador de al menos 30 ppm para las condiciones de gas de horno de coque indicadas, con absorción a 30–35 °C, regeneración a 35–40 °C y un pH de la solución entre 8 y 9.
2. Purificación de gas de carbón crudo y gas ciudad
El gas de carbón crudo a menudo debe limpiarse antes de ingresar a una red de combustible o a una unidad de procesamiento posterior. El H₂S sin tratar puede causar corrosión, olor desagradable y emisiones de azufre durante la combustión.
Se puede añadir un catalizador de ftalocianina de cobalto a un líquido circulante a base de amoníaco o carbonato. Este catalizador favorece la regeneración oxidativa mientras el absorbedor elimina el H₂S del gas.
Este tratamiento puede ayudar a:
- Preparación de gas combustible industrial
- producción de gas de ciudad
- Limpieza de gases de alimentación de productos químicos de carbón
- Reutilización de gas dentro de una instalación de coquización
- Reducción de la carga de azufre aguas abajo
El catalizador no sustituye el acondicionamiento básico del gas. Es necesario controlar el alquitrán, el polvo y el exceso de condensado antes de que el gas llegue al absorbedor. De lo contrario, los contaminantes pueden alterar el contacto gas-líquido, aumentar la formación de espuma o interferir con la separación del azufre.
Para las unidades de desulfuración más antiguas, la principal cuestión a considerar al comprar suele ser la compatibilidad con la solución circulante existente. Los compradores deben proporcionar la composición actual del absorbente, la dosificación del catalizador, el caudal de gas y los datos de azufre antes de cambiar de producto.
3. Purificación de gases semiacuosos en plantas de fertilizantes
El gas semiacuoso se utiliza como materia prima intermedia en algunos procesos de producción de fertilizantes y amoníaco. El H₂S debe reducirse antes de que el gas entre en las secciones de desplazamiento, compresión y síntesis.
La eliminación masiva de azufre en esta etapa puede ser útil:
- Proteger los catalizadores posteriores
- Reducir la corrosión en compresores y tuberías.
- Reducir la carga en los lechos de desulfuración fina
- Prolonga la vida útil del adsorbente de pulido.
- Estabilizar las etapas posteriores de la producción.
Para el gas semiacuoso, Honrel indica un rango de temperatura de absorción de 25–35 °C y un rango de temperatura de regeneración de 35–45 °C. El pH sugerido para la solución es de 8–9, con una concentración de catalizador de al menos 30 ppm.
El líquido circulante puede contener amoníaco volátil o carbonato de sodio, según el proceso de la planta. La composición de la solución debe controlarse periódicamente, ya que una baja alcalinidad debilita la absorción de H₂S, mientras que unas condiciones de operación no controladas pueden aumentar las reacciones secundarias y la formación de sales adsorbidas.
La oxidación húmeda con PDS se utiliza generalmente para la eliminación de grandes cantidades de azufre. Si el proceso posterior requiere un nivel muy bajo de azufre residual, puede ser necesaria una etapa de pulido adicional.
4. Limpieza de gas de cambio y gas de síntesis
Los compuestos de azufre presentes en el gas de desplazamiento o en el gas de síntesis pueden acortar la vida útil del catalizador en las etapas posteriores del proceso. Incluso cuando el proceso principal tolera fluctuaciones a corto plazo, la presencia repetida de azufre suele provocar una producción inestable y una sustitución más frecuente del adsorbente.
La desulfuración húmeda con ftalocianina de cobalto se puede utilizar antes de:
- Secciones de síntesis de amoníaco
- Sistemas de producción de hidrógeno
- unidades de metanol
- etapas de conversión del monóxido de carbono
- Lechos finos para la eliminación de azufre
El valor comercial reside principalmente en la reducción de la carga en la etapa inicial. Eliminar la mayor parte del H₂S antes de un adsorbente de pulido puede reducir la frecuencia de reemplazo y ayudar a mantener un nivel de azufre de entrada más estable.
Sin embargo, el término «azufre orgánico» es muy amplio. El COS, el CS₂ y los mercaptanos no se comportan como el H₂S, y su tasa de eliminación varía según la composición del gas y las condiciones del proceso. Los compradores deben proporcionar un análisis de las especies de azufre, en lugar de solo el azufre total.
Honrel informa de un rango de eliminación de azufre orgánico del 50 % al 80 % en las condiciones aplicables. Los resultados reales deben confirmarse en función del gas de alimentación específico y las especificaciones de salida requeridas.
5. Tratamiento de gases metalúrgicos y gases de escape de hornos
Las operaciones en las plantas siderúrgicas, las fábricas de metales no ferrosos y los hornos industriales pueden producir o reutilizar gases que contienen H₂S y otros componentes que contienen azufre.
Eliminar el azufre puede ayudar a las plantas:
- Reutilizar el gas como combustible interno
- Reducir la corrosión en las tuberías de gas
- Proteja los quemadores y los equipos posteriores.
- Menores emisiones de azufre durante la combustión
- Mejorar la calidad del gas recuperado
El catalizador PDS-HY de Honrel puede considerarse para el gas de alto horno y determinados gases de escape de hornos industriales, tras un enfriamiento adecuado y la eliminación del polvo.
Los gases metalúrgicos varían considerablemente. Antes de elegir un proceso de oxidación húmeda, se deben evaluar la temperatura, la concentración de partículas, el monóxido de carbono, el dióxido de carbono y el contenido de agua. No se debe introducir gas caliente o con partículas de polvo directamente en el sistema de desulfuración.
El gas de entrada debe ser acondicionado para proteger el absorbedor, la bomba de circulación y la sección de regeneración de problemas relacionados con sólidos y condensado.
6. Desulfuración de biogás y gas de vertedero
El biogás procedente de la digestión anaeróbica y el gas de vertedero pueden contener suficiente H₂S como para dañar motores, calderas, compresores, membranas y equipos de mejora.
El sulfuro de hidrógeno sin control puede provocar:
- Corrosión en tuberías y equipos de almacenamiento
- Degradación del aceite lubricante
- Intervalos de mantenimiento del motor más cortos
- Daños en los sistemas de membrana y PSA.
- Mayor carga en lechos de carbón activado u óxido de hierro.
- emisiones de SO₂ después de la combustión
La desulfuración oxidativa húmeda es idónea para proyectos con flujo continuo de gas y un sistema de tratamiento de líquido circulante. El PDS-HY favorece la regeneración del catalizador y la formación de azufre, lo que permite reutilizar la solución.
Esta ruta puede considerarse para:
- Plantas de biogás agrícolas
- Digestores de residuos alimentarios
- instalaciones de tratamiento de aguas residuales
- proyectos de gas de vertedero
- Sistemas de mejora del biometano
- Digestión anaeróbica industrial
El proceso adecuado depende del volumen de gas, la concentración de H₂S a la entrada, el contenido de metano, la concentración de salida requerida y el personal operativo disponible. Para sistemas pequeños o intermitentes, un desulfurizador seco puede ser más sencillo. Las plantas continuas de mayor tamaño pueden beneficiarse más de un proceso húmedo regenerativo.
7. Tratamiento del gas natural y del gas asociado a los yacimientos petrolíferos.
El gas natural y el gas asociado pueden contener H₂S junto con dióxido de carbono, agua e hidrocarburos ligeros. El gas debe ser tratado antes de su transporte, combustión o procesamiento posterior.
Se puede considerar un sistema de oxidación en fase líquida PDS cuando el proceso requiere:
- Eliminación masiva de H₂S
- Líquido de desulfuración regenerable
- Separación de azufre elemental
- Tratamiento continuo de gases
- Carga reducida en el proceso de purificación posterior.
Para gases con una alta relación CO₂/H₂S, la selectividad cobra importancia.
8. Endulzamiento de GLP y fracciones de petróleo
Los derivados de la ftalocianina de cobalto también se utilizan en sistemas alcalinos que tratan los mercaptanos presentes en el GLP y en determinadas fracciones de petróleo.
Las corrientes típicas incluyen:
- GLP
- Fracciones de propano y butano
- líquidos de gas natural
- nafta ligera
- gasolina FCC
- Queroseno
- combustible para aviones
- Combustibles seleccionados
En estas funciones, el catalizador promueve la oxidación de los mercaptanos a disulfuros:
El objetivo suele ser mejorar el olor, reducir la corrosividad y ayudar a que el producto cumpla con las especificaciones relacionadas con los mercaptanos.
La extracción de mercaptanos y el endulzamiento en lecho fijo no son el mismo proceso. En las unidades de extracción, los mercaptanos pasan a una fase cáustica y el aceite disulfuro resultante se separa durante la regeneración. En el endulzamiento directo, los disulfuros pueden permanecer en el producto de hidrocarburos.
En consecuencia, el endulzamiento no siempre implica una eliminación total del azufre. Transforma los mercaptanos más agresivos en compuestos menos problemáticos.
Antes de utilizar PDS-HY en un flujo de GLP o petróleo, confirme el proceso existente, el tipo de catalizador, el sistema alcalino y los requisitos de compatibilidad. Un catalizador diseñado para la eliminación húmeda de H₂S no debe considerarse automáticamente un reemplazo directo para cualquier unidad tipo Merox.
Desulfuración de gas húmedo frente a endulzamiento con hidrocarburos
| Punto de proceso | desulfuración oxidativa húmeda de gases | Edulcorante de mercaptano de hidrocarburo |
|---|---|---|
| Alimentación principal | Gas industrial | GLP o fracción líquida de petróleo |
| Compuesto principal de azufre | H₂S | Mercaptanos, RSH |
| Propósito principal | Eliminar H₂S del gas | Convertir o extraer mercaptanos |
| Principal producto de azufre | azufre elemental | disulfuros |
| Equipo típico | Unidad de absorción y regeneración | Extractor líquido-líquido o reactor de lecho fijo |
| Medio circulante | solución alcalina o de amoníaco | Generalmente cáustico u otro medio alcalino |
| Principal preocupación operativa | Separación de azufre y regeneración de la solución | Conversión de mercaptanos y regeneración cáustica |
| Selección de productos | En función de la composición del gas y las condiciones del proceso húmedo | En función de los requisitos de materia prima y de los procesos autorizados. |
Esta distinción debe hacerse antes de solicitar una muestra o un presupuesto.
Especificaciones del producto PDS-HY
Honrel ofrece tres grados de producto para diferentes requisitos de actividad catalítica y composición.
| Artículo | Unidad | Grado superior | Calificación de primera clase | Grado cualificado |
|---|---|---|---|---|
| Apariencia | — | Polvo azul grisáceo | Polvo azul grisáceo | Polvo azul grisáceo |
| Tamaño de partícula | μm | ≤850 | ≤850 | ≤850 |
| Densidad | g/cm³ | ≤0,80 | ≤0,80 | ≤0,80 |
| Materia insoluble | % en peso | ≤5.0 | ≤8.0 | ≤10.0 |
| Actividad catalítica | min⁻¹ | ≥0,040 | ≥0,030 | ≥0,020 |
| Contenido de cobalto | % en peso | ≥3.0 | ≥2,70 | ≥2,50 |
| sulfonato de cobalto de dicloroporfirina | % en peso | ≥70,0 | ≥65,0 | ≥60,0 |
La versión de calidad superior ofrece una mayor actividad catalítica específica, un mayor contenido de cobalto y un mayor contenido de componente activo, además de un menor límite de materia insoluble.
La selección del grado debe reflejar el proceso actual, la dosis objetivo, las condiciones de la solución y los requisitos de rendimiento de la planta. Un grado superior no compensa una aireación deficiente, un contacto gas-líquido inadecuado o una separación de azufre ineficaz.
Condiciones del proceso de referencia
Las siguientes condiciones se aplican a los aranceles sobre gas de coquería y gas semiacuoso enumerados por Honrel.
| Parámetro del proceso | Unidad | Gas para hornos de coque | Gas semiacuático |
|---|---|---|---|
| Amoníaco volátil, proceso de amoníaco | g/L | 6.0–8.0 | 6.0–8.0 |
| Carbonato de sodio, proceso alcalino | prostituta | 0,4–0,6 | 0,4–0,6 |
| Concentración del catalizador | ppm | ≥30 | ≥30 |
| Temperatura de absorción | °C | 30–35 | 25–35 |
| Temperatura de regeneración | °C | 35–40 | 35–45 |
| pH de la solución | — | 8–9 | 8–9 |
| Aireación del tanque de regeneración | m³/m²·h | 35–110 | 35–110 |
| Aireación de la torre de regeneración | m³/m²·h | 110–130 | 110–130 |
| Eficiencia de regeneración | % | ≥80 | ≥80 |
| Relación líquido-gas | L/m³ | ≥12 | ≥12 |
| Azufre suspendido | g/L | ≤1,5 | ≤1,5 |
| Sales de subproducto | g/L | ≤250 | ≤250 |
Estas son condiciones de referencia, no ajustes universales. Antes de ajustar una unidad en funcionamiento, se debe revisar la composición del gas, el diseño del absorbedor y los procedimientos operativos existentes.
¿Por qué es importante la separación del azufre?
La eliminación de altas concentraciones de H₂S por sí sola no garantiza un funcionamiento estable de la planta. El azufre producido durante la regeneración también debe eliminarse de manera eficiente.
Las partículas de azufre muy finas pueden permanecer en suspensión y causar:
- Mayor viscosidad de la solución
- Formación de espuma
- Sobrecarga del filtro
- Obstrucción de la boquilla pulverizadora
- Ensuciamiento del empaque
- Mayor resistencia de la torre
- Contacto gas-líquido reducido
PDS-HY está formulado para favorecer la separación de partículas de azufre de mayor tamaño. Esto ayuda a controlar el azufre en suspensión y a limitar su deposición en la torre y el sistema de circulación.
El catalizador también puede contribuir a la limpieza de la torre y a la reducción de la resistencia, pero la incrustación mecánica, el alquitrán y la acumulación severa de sólidos aún requieren un mantenimiento adecuado y un tratamiento previo.
Estabilidad en soluciones circulantes alcalinas
El PDS-HY se mantiene estable por debajo de 95 °C y presenta buena solubilidad en agua amoniacal y soluciones alcalinas. Está diseñado para mantener su estabilidad química en el rango ácido-alcalino aplicable durante la preparación y operación de líquidos de desulfuración.
Sus características prácticas incluyen:
- Preparación de soluciones sencillas
- Dosis baja
- Bajo consumo de catalizador
- Buena solubilidad alcalina
- Material insoluble limitado
- Formación de reacciones secundarias bajas
- Funcionamiento no corrosivo en las condiciones recomendadas.
- Separación de azufre más sencilla
La estabilidad indicada por debajo de 95 °C no debe confundirse con la temperatura de absorción recomendada. Las condiciones de absorción de referencia de Honrel son considerablemente más bajas, generalmente entre 25 °C y 35 °C.
¿Qué información deben proporcionar los compradores?
Para ofrecer una recomendación de producto útil, proporcione más información que el nombre del sector.
| Información requerida | Por qué es importante |
|---|---|
| Materia prima gaseosa o líquida | Separa la eliminación de H₂S del edulcorante de mercaptano. |
| Caudal de gas o líquido | Define la carga del proceso |
| concentración de H₂S | Indica la tarea de desulfuración a granel |
| especies de azufre orgánico | Muestra si hay presencia de COS, CS₂ o mercaptanos. |
| concentración de HCN | Importante para el gas de horno de coque |
| concentración de CO₂ | Afecta al consumo de alcalinidad |
| Absorbedor de corriente | Confirma la compatibilidad con amoníaco, carbonato o sosa cáustica. |
| Catalizador existente | Admite comparación de reemplazo |
| Temperatura de funcionamiento | Comprueba las condiciones de la solución y del catalizador. |
| pH de la solución | Afecta a la absorción y regeneración. |
| Azufre de salida requerido | Determina si es necesario pulir. |
| Problema operativo actual | Identifica la formación de espuma, el bloqueo por azufre o la baja regeneración. |
Honrel puede revisar esta información antes de confirmar el grado de producto adecuado y la dosis de referencia inicial.
Selección de un catalizador de ftalocianina de cobalto
La elección correcta depende del trabajo que se vaya a realizar.
Para el gas de coquería, el gas semiacuoso, el gas de síntesis, el biogás y corrientes similares, concéntrese en:
- eliminación de H₂S
- Compatibilidad de la solución
- Eficiencia de regeneración
- Separación de partículas de azufre
- Control de salinidad
- Resistencia de la torre
- Consumo de catalizador
Para GLP o fracciones de petróleo, concéntrese en:
- tipo mercaptano
- Proceso de extracción o de lecho fijo
- Solubilidad del catalizador
- Compatibilidad cáustica
- Separación de disulfuro
- Requisitos de la unidad existente
Honrel suministra información adicional catalizadores industriales para purificación de gases y procesamiento químico. Las materias primas relacionadas y otros productos industriales están disponibles a través de la gama completa. catálogo de productos.
Conclusión
Los catalizadores de desulfuración de ftalocianina de cobalto se utilizan en diversas industrias, pero sus funciones se dividen en dos grupos principales: la eliminación oxidativa húmeda de H₂S de los gases industriales y el endulzamiento con mercaptanos de determinadas corrientes de hidrocarburos.
PDS-HY es especialmente adecuado para la desulfuración húmeda en sistemas de coquización, fertilizantes, químicos, metalúrgicos, de biogás y otros sistemas de tratamiento de gases. Su alta actividad catalítica, solubilidad alcalina, baja dosificación y mayor formación de partículas de azufre solucionan problemas comunes en las plantas, como la regeneración deficiente, el azufre en suspensión y la obstrucción de la torre.
Para el endulzamiento del petróleo, el catalizador debe comprobarse en función de la materia prima y del proceso existente antes de su uso.
Honrel PDS-HY se suministra en tres grados de especificación. Para solicitar datos del producto o analizar una unidad de desulfuración existente, envíe la composición de la alimentación, las condiciones de operación y el objetivo de salida a través de página de contacto.
