Este documento describe el proceso Merox para la oxidación de mercaptanos. El proceso usa un catalizador desarrollado por el IMP que oxida los mercaptanos a disulfuros usando oxígeno atmosférico y una solución de sosa cáustica. Las variables clave del proceso incluyen la presión, temperatura, flujo de aire y concentración del catalizador. El proceso mejora el endulzamiento de productos petrolíferos al remover los mercaptanos malolientes.
1. Instituto Politécnico Nacional.
Escuela Superior de Ingeniería Química e
Industrias Extractivas.
Proceso Merox
(Oxidación de
Mercaptanos).
Elaborado
Pavón García Antonio.
Navarrete Cruz David Antonio.
2. Introducción.
¿Ustedes saben lo que es un Mercaptano?
Es la forma convencional de llamar a los tioles. Su grupo funcional es el
siguiente
Características generales
Los tioles son líquidos incoloros con un olor parecido al del ajo.
Además son corrosivos en tuberías de cobre y al estar en
combustión producen acido sulfúrico provocando la lluvia acida.
3. Introducción.
Objetivo del Proceso.
Merox , por sus siglas en ingles, es un proceso de conversión catalítica en el
cual los mercaptanos son convertidos a disulfuros promovidos por un
catalizador desarrollado en el IMP (Instituto Mexicano del Petroleó) el cual
activa la oxidación a temperatura ambiente usando oxigeno atmosférico.
5. Introducción.
Descripción del Proceso.
La corriente de hidrocarburo amargo fluye del tanque
de alimentación al contactor con la solución de Sosa
Caustica conteniendo el catalizador (IMP-OM-1) y el
aire. La mezcla fluye a un tanque separador en donde
es extraída por la parte superior la corriente de
hidrocarburo tratado mas aire remanente y por la parte
inferior la solución de Sosa regenerada.
6. Introducción.
Tipos de unidades de proceso Merox.
En la actualidad se han diseñado diversas versiones del proceso Merox,
todas ellas para un propósito en especifico.
Merox convencional.- Para la extracción de mercaptanos del GLP y
naftas ligeras.
Minalk Merox.- Para el endulzamiento de naftas intermediarias, este
proceso inyecta pequeñas ppm de Sosa Caustica en la nafta de
alimentación.
Merox libre de Sosa.- Como su nombre lo indica es un proceso que
cambia a la sosa caustica por una solución de amoniaco y agua, y así
alcanzar la alcalinidad deseada, es utilizado en la querosina y algunas
veces en la turbosina.
9. Introducción.
Química del Proceso.
El proceso Catalítico de remoción de Mercaptanos presentes en
hidrocarburos ligeros, permite el endulzamiento de diversos productos
desde una mezcla de propano-butano (Gas LP) hasta fracciones tipo
nafta mediante el tratamiento a base de soluciones Causticas de
Hidróxido de Sodio en presencia de un catalizador organometalico.
Químicamente el proceso consiste en las siguientes reacciones
moleculares :
RSH + NaOH NaSR + H2O
RSNa + ¼ O2 NaOH + ½ R2S2
10. Contenido.
Catalizador.
Los procesos mas recientes de conversión de Mercaptanos consideran
como catalizadores de oxidación quelatos o complejos
organometalicos generalmente a base de fierro, cobre y cobalto.
El catalizador desarrollado por el IMP consiste de una ftalocianina de
cobalto sulfonada en un grado tal que se pueda lograr la suspensión
del mismo en la solución de Sosa. Este catalizador es muy conocido por
su capacidad para catalizar la oxidación de Mercaptanos en destilados
del Petróleo agridulce, sin embargo han encontrado muy poca
aceptación en el tratamiento.
Por esa razón se están estudiando y creando diferentes tipos de
catalizadores, por ejemplo;
Ftalocianina de cobalto encapsulada en Zeolita X e Y para aumentar su
fuerza básica.
11. Contenido.
Catalizador.
El catalizador utilizado es de un tono
verde azulado, amorfo insoluble en
agua, resistente a altas temperaturas.
Muy estable a la luz, el calor y las
soluciones químicas.
12. Contenido.
Variables del Proceso.
Presión.- La presión de operación en el mezclador debe ser tal que el
aire necesario para la oxidación de los Mercaptanos en la fase acuosa,
tenga la máxima solubilidad en la misma. Para tal efecto se sugiere que
la presión mínima de operación sea de 3-3.5 Kg/cm2.
2.-Temperatura.- El aumento de temperatura reduce la solubilidad del
aire en la fase acuosa. Se sugiere que la temperatura de operación
máxima sea de 40 grados Celsius.
3.-Flujo de aire.- Se recomienda un flujo de aire de 20 lt/h.
4.-Concentracion de catalizador en la solución de sosa.- Dentro del
intervalo de 75-300 ppm, no se tienen variaciones notables en la
eficiencia de oxidación de los mercaptanos.
13. Contenido.
Efectos de las variables del proceso.
La reacción se altera de acuerdo con las siguientes variables de
operación:
1.-Concentracion de la solución de NaOH.- Dentro de ciertos limites (6-
19% en peso) el aumento de la concentración mejora la extracción
2.- Temperatura.- El aumento de la temperatura favorece la reacción
inversa.
3.-Tipos de Mercaptanos.- El aumento del peso molecular y la
ramificación disminuyen el carácter acido de los mercaptanos y
consecuentemente la facilidad de reacción.
4.-Concentracion de Mercaptanos.- El grado de extracción es función
directa del contenido de mercaptanos en la corriente de
hidrocarburos.
5.-Relacion de solución de Sosa –hidrocarburo.- Una mayor relación
aumenta el grado de extracción.
14. Contenido.
Efecto de las variables del proceso.
El incremento de la velocidad de reacción se puede lograr mediante el
manejo adecuado de las siguientes variables de operación:
1.-Aumento de la temperatura de extracción-oxidación.
2.-Aumento de la cantidad de aire respecto al nivel estequiometrico.
3.-Aumento del grado de contacto entre la solución de Sosa,
hidrocarburo y aire.
4.-Aumento de la concentración del catalizador.
En resumen, la etapa de extracción y oxidación catalítica de los
mercaptanos a disulfuros puede representarse en forma simplificada de
la siguiente manera:
4 RSH + O2 Catalizador 2 RSSR + 2 H2O
NaOH
16. Contenido.
Curiosidades .
Por su olor desagradable algunos tioles son utilizados como aditivo
para dotar de olor a los gases de uso doméstico que son inodoros
(metano, etano, butano,...) como el metiltiol CH3-SH.
· El olor característico de la cebollas y
su efecto picante es debido al
propanotiol. CH3-CH2-CH2-SH.
17. Gracias por su
atención.
No estuvo tan
¡FÁCIL! de
hacer.
