Catalizador de óxido de zinc para la desulfuración de gas natural y la eliminación de H2S.
Un catalizador de óxido de zinc suele ser la última barrera contra el azufre antes de que el gas natural llegue a un reformador, una unidad de hidrógeno, una planta de amoníaco u otro proceso sensible al azufre. Su función es sencilla: mantener la concentración de H₂S por debajo del límite establecido en la etapa posterior y proteger el costoso catalizador que se encuentra a continuación.
Esto no significa que todos los grados de ZnO sean intercambiables. La temperatura, el azufre de entrada, las especies de azufre orgánico, la velocidad espacial horaria del gas y la carga del lecho afectan el rendimiento. Un producto seleccionado únicamente por su porcentaje de ZnO puede parecer aceptable sobre el papel y aun así presentar problemas de turbidez prematuramente.
Suministros HONREL desulfurizador de óxido de zinc Grados para la purificación de gases a baja, media y alta temperatura. Envíenos el análisis de su alimentación y el rango de operación, y podremos comparar el grado y la cantidad de carga adecuados.
Tabla de contenido
¿Qué papel desempeña el óxido de zinc en la desulfuración del gas natural?
El ZnO se utiliza normalmente para el pulido, no para soportar la carga completa de un flujo de gas crudo con una alta concentración de H2S.
La eliminación de gases ácidos a granel puede ser el primer paso. Dependiendo de la planta, esto podría implicar una unidad de aminas u otra etapa de tratamiento primario. Si la alimentación contiene mercaptanos, tiofenos u otros compuestos orgánicos de azufre, también podría ser necesaria una etapa de hidrodesulfuración para convertirlos en H₂S. Posteriormente, el lecho de óxido de zinc captura el H₂S residual antes de que llegue al catalizador posterior.
Esta división de tareas es importante. Enviar una carga de azufre a granel sin control directamente a un pequeño lecho de protección de ZnO puede consumirla rápidamente y adelantar el próximo cambio. Para una visión más amplia de los flujos de proceso adecuados, consulte Aplicaciones de los desulfurizadores de óxido de zinc en la purificación de gases industriales..
¿Cómo elimina el H2S una capa de ZnO?
La principal reacción gas-sólido es:
ZnO + H2S → ZnS + H2O
El óxido de zinc se convierte en sulfuro de zinc a medida que el frente de reacción se mueve a través del pellet. Por esa razón, el material se describe con mayor precisión como un adsorbente de azufre reactivo, aunque los compradores suelen buscar un catalizador de desulfuración de óxido de zinc o catalizador para la eliminación de H2S.
La reacción comienza cerca de la superficie accesible del pellet. El H2S debe difundirse a través de la capa reaccionada para alcanzar el ZnO no utilizado en el núcleo. Por lo tanto, la estructura de poros, la formulación y la temperatura de operación influyen en la capacidad de azufre utilizable. Un alto contenido de ZnO en el laboratorio no implica automáticamente un ciclo de trabajo prolongado.
La cifra de compra que se compara es la capacidad de penetración de azufre a una temperatura de prueba determinada, no el contenido de ZnO por sí solo.
Seleccione el grado en torno a la temperatura real del gas.
La temperatura de entrada del reactor es el primer criterio de selección. El uso de un producto de ZnO convencional de alta temperatura en un lecho refrigerado puede resultar en una capacidad subutilizada. Una formulación de baja temperatura podría ser más adecuada cuando el calentamiento adicional de la alimentación no es práctico.
| Grado HONREL | Rango de funcionamiento publicado | Capacidad de azufre de ruptura publicada | El mejor punto de partida para la evaluación |
|---|---|---|---|
| HY310-C | 0–150°C | ≥10 % en peso a 30 °C | Pulido de gas natural a baja y normal temperatura |
| T305 | 150–400 °C | ≥20 % en peso | Servicio estándar de lecho de protección de ZnO a alta temperatura |
| HY306-G | 150–450 °C | ≥20 % en peso a 220 °C; ≥30 % en peso a 350 °C | Servicio a altas temperaturas donde la capacidad útil y la duración del funcionamiento son prioridades. |
HONREL publica un valor de H₂S a la salida inferior a 0,1 ppm para estos grados bajo las condiciones de proceso indicadas. Este valor no debe separarse de la composición de la alimentación, la temperatura, el caudal, la presión y el diseño del recipiente. La recomendación final debe basarse en el rendimiento total, no en una sola línea del catálogo.
Puede consultar materiales relacionados con la purificación de gases en HONREL. Gama de catalizadores industriales.
El azufre orgánico modifica el esquema de tratamiento.
El ZnO estándar es más eficaz contra el H2S. No debe asumirse que elimina todas las especies de azufre del gas natural a la misma velocidad.
Los óxidos de zinc de grado mejorado de HONREL están diseñados para convertir o absorber compuestos más simples, como COS y CS2, en condiciones adecuadas. Los mercaptanos y el azufre tiofénico estable pueden requerir hidrogenación previa antes del lecho de ZnO. La temperatura, la disponibilidad de hidrógeno, el tiempo de residencia y la especiación exacta del azufre determinan si la captura directa es viable.
Si un análisis de gases informa solo "azufre total", solicite el desglose entre:
- H2S
- COS y CS2
- mercaptanos
- Sulfuros y disulfuros
- azufre tiofénico
Esto evita un problema común en la puesta en marcha: un lecho de H2S funciona según lo previsto, pero el azufre orgánico sin tratar sigue llegando a la salida del proceso.
¿Qué factores acortan el ciclo de vida del catalizador de desulfuración de óxido de zinc?
Un ciclo corto suele atribuirse a la degradación del catalizador de desulfuración de óxido de zinc. En la práctica, el lecho puede consumirse, desviarse o ensuciarse en lugar de desactivarse químicamente.
| Señal de la planta | Causa probable | Qué comprobar antes de cambiar de material |
|---|---|---|
| El H2S de salida aumenta antes en cada ciclo. | Mayor carga de azufre en la entrada, mayor caudal o mala utilización de la capacidad. | Tendencia del H2S de entrada, flujo total de gas, temperatura del lecho y masa cargada real. |
| Rápido avance tras la puesta en marcha. | Canalización, carga desigual, una rejilla de soporte con fugas o una cama de tamaño insuficiente | Registro de carga, nivel del lecho, estado del distribuidor y dimensiones del recipiente. |
| La presión diferencial sigue aumentando | Rotura de pellets, partículas finas, polvo, neblina de aceite o arrastre de líquido. | Tendencia de la caída de presión, filtros, separadores, control de condensado y estado del lecho de descarga. |
| El deslizamiento de H2S se produce tras un cambio de temperatura. | Califica fuera de su ventana de reacción útil | Temperaturas mínima, normal y máxima de entrada, no solo el valor de diseño. |
| El azufre total se mantiene alto mientras que el H2S está controlado. | El azufre orgánico no se está convirtiendo ni capturando. | Especiación del azufre, hidrogenación aguas arriba y contenido de hidrógeno |
| El ZnO no utilizado permanece en los pellets usados. | Limitación de la difusión o avance prematuro | Estructura del pellet, velocidad espacial, temperatura de funcionamiento y distribución del flujo |
Aparente pérdida de catalizador de desulfuración de óxido de zinc También pueden provenir de petróleo, alquitrán, polvo o hidrocarburos condensados que obstruyen las entradas de los poros. Estos contaminantes deben eliminarse aguas arriba. Las fuertes fluctuaciones de presión o flujo pueden perturbar el lecho, mientras que una carga deficiente puede crear huecos y fugas de gas.
En este caso, las propiedades mecánicas son importantes. La resistencia a la compresión y a la abrasión de los pellets ayuda a limitar la cantidad de partículas finas, pero aún se requiere un cribado cuidadoso, la carga de las mallas cuando sea apropiado y los sistemas de sujeción adecuados.
La vida útil del lecho comienza con un equilibrio de masa de azufre.
La vida útil no es un número fijo de meses. Depende de la cantidad de azufre que ingrese al recipiente y de la capacidad útil que el lecho cargado pueda ofrecer antes de alcanzar el límite de saturación acordado.
Para obtener un primer presupuesto, el comprador deberá proporcionar:
- Caudal de gas normal, mínimo y máximo.
- Entrada de H2S y su variación prevista.
- Límite requerido de H2S o azufre total en la salida.
- Rango de temperatura y presión de funcionamiento.
- Volumen del lecho y masa de carga actual.
- Duración objetivo del ciclo entre cambios.
Una configuración de tanque guía-remolque puede brindar a la planta mayor tiempo de reacción y permitir que el segundo tanque proteja la unidad aguas abajo cuando el tanque guía se acerca a la saturación. El análisis regular de la salida sigue siendo esencial. La antigüedad por sí sola no es un indicador adecuado para el reemplazo.
Si un cargo existente ya no cumple con su duración prevista, utilice HONREL. Guía de reemplazo del desulfurizador de óxido de zinc para comparar el material actual con HY310-C, T305 o HY306-G.
¿Qué información debe adjuntarse a una solicitud de cotización?
La información sobre la eliminación de H2S del gas natural no es suficiente para una selección fiable. Una consulta exhaustiva proporciona al proveedor datos suficientes para verificar la composición química, el tiempo de contacto, la cantidad de lecho y la compatibilidad mecánica.
| Datos de RFQ | Por qué HONREL lo necesita |
|---|---|
| Composición completa del gas | Identifica el hidrógeno, el CO2, el oxígeno, el agua y otros componentes que influyen en el lecho. |
| H2S en la entrada y salida requerida | Define el grado de azufre y el objetivo de saturación. |
| COS, CS2, mercaptanos y azufre total | Indica si puede ser necesaria una conversión aguas arriba. |
| Caudal, presión y rango de temperatura | Admite comprobaciones de GHSV y de la ventana operativa. |
| Punto de rocío del agua o de los hidrocarburos | Señales de riesgo de condensación y obstrucción de poros |
| Diámetro del vaso, altura del lecho y volumen | Admite la revisión de la cantidad de carga y la velocidad superficial. |
| Tamaño actual de los gránulos y de los sólidos disueltos totales (TDS) del producto | Facilita la comparación de reemplazos |
| Masa cargada, duración del ciclo e historial de avances | Ayuda a separar la capacidad del producto de las perturbaciones del proceso. |
| Historial de presión diferencial | Indica suciedad, incrustaciones, compactación o mala distribución. |
| Cantidad requerida, destino y fecha de entrega | Permite una propuesta de suministro lista para la exportación. |
No realice el pedido simplemente copiando el tonelaje anterior. Un cambio en la densidad aparente o la geometría de los pellets puede modificar la masa cargada, la porosidad del lecho y la caída de presión, incluso cuando el volumen del recipiente permanece igual.
Obtenga el grado adecuado de óxido de zinc (ZnO) para gas natural de HONREL.
Los compradores que buscan un productor mundial de catalizador de óxido de zinc para la desulfuración de gas natural necesitan más que un certificado genérico. El proveedor debe poder adaptar la formulación al rango de temperatura, comparar la capacidad de saturación con las mismas pruebas y verificar la cantidad con respecto al depósito existente.
HONREL ofrece tres grados definidos de ZnO en lugar de presentar una formulación como respuesta universal. Podemos revisar una nueva unidad o verificar un desulfurizador existente utilizando el TDS actual, el análisis de gases y el registro operativo. Lea más sobre HONREL como fabricante de desulfuración con óxido de zinc.
Para una recomendación útil, Contactar con HONREL Con los datos de la solicitud de cotización mencionados anteriormente. Si el lecho actual está saturando prematuramente, incluya la tendencia del azufre a la entrada y salida, el perfil de temperatura, la presión diferencial y una foto del material usado. Esto le brinda a nuestro equipo un mejor punto de partida que el porcentaje de ZnO por sí solo, y le ayuda a comprar un grado que se ajuste a la planta en lugar de uno que coincida con el catálogo.
