Merox

Merox es el 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 entorno alcalino que, en algunas versiones del proceso, se obtiene con una solución acuosa de hidróxido de sodio (NaOH), una base fuerte, comúnmente denominada cáustica. En otras versiones del proceso, la alcalinidad la proporciona el 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.

Los procesos que se llevan a cabo en las refinerías de petróleo o en las plantas de procesamiento de gas natural que eliminan los mercaptanos y/o el sulfuro de hidrógeno (H₂S) se conocen comúnmente como procesos de endulzamiento, porque dan como resultado productos que ya no tienen 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 usarse como parte del combustible de la refinería o de la planta de procesamiento de gas natural, o pueden procesarse más.

Cuando se trabaja con queroseno, el proceso Merox suele ser más económico que utilizar un proceso de hidrodesulfuración catalítica para el mismo fin. Rara vez (o nunca) es necesario reducir el contenido de azufre de un queroseno de destilación directa para cumplir con la especificación de 3000 ppm de azufre del combustible para aviones, porque muy pocos petróleos crudos tienen un corte de queroseno con un contenido de azufre superior a este límite.

UOP ha desarrollado muchas versiones del proceso Merox para diversas aplicaciones:

• Merox convencional para la extracción de mercaptanes de GLP, propano, butanes o naftas ligeras.
• Merox convencional para endulzar combustibles y querosenes.
• Merox para la extracción de mercaptanes de refinería y gases naturales.
• Minalk Merox para el endulzamiento de naftas. Este proceso inyecte continuamente sólo unas pocas ppm de caustic en el alimentador naphtha.
• Merox sin Caustic para endulzar combustibles y querosenes. Este proceso inyecta pequeñas cantidades de amoníaco y agua (en lugar de caustic) en el pienso naphtha para proporcionar la alcalinidad requerida.
• Merox sin Caustic para endulzar a las naftas. Este proceso también inyecta pequeñas cantidades de amoníaco y agua (en lugar de caustic) en el alimento nafta para proporcionar la alcalinidad necesaria.

En todas las versiones de Merox mencionadas anteriormente, la reacción de oxidación general que tiene lugar al convertir los mercaptanos en disulfuros es:

4 RSH + O₂ → 2RSSR + 2H₂O

Los mercaptanos que se eliminan con mayor frecuencia son:

• Metanol - CH₃SH [m-mercaptan]
• Ethanethiol - C₂H₅SH [e- mercaptan]
• 1-Propanethiol - C₃H₇SH [n-P mercaptan]
• 2-Propanethiol - CH₃CH(SH)CH₃ [2C3 mercaptan]
• Butanethiol - C₄H₉SH [n-butyl mercaptan]
• tert-Butyl mercaptan - C(CH₃)₃SH [t-butyl mercaptan]
• Pentanethiol - C₅H₁₁SH [pentyl mercaptan]

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

En las siguientes secciones se presentan diagramas de flujo de procesos 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 se puede utilizar para extraer y eliminar mercaptanos de naftas ligeras. Es un proceso de dos pasos. En el primer paso, la materia prima GLP o nafta ligera se pone en contacto en el recipiente extractor con 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 H₂O

En la reacción anterior, RSH es un mercaptano y R significa un grupo orgánico como un metilo, etilo, propilo u otros grupos. Por ejemplo, el etil mercaptano (etanotiol) tiene la fórmula C₂H₅SH.

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

4NaSR + O₂ + 2H₂O → 2RSSR + 4NaOH

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

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

4 RSH + O₂ → 2RSSR + 2H₂O

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 primero se "prelava" haciéndola fluir a través de un lote de cáustico acuoso para eliminar cualquier H₂S. La reacción que tiene lugar en el recipiente de prelavado es:

H₂S + NaOH → NaSH + H₂O

El lote de solución cáustica en el recipiente de prelavado se descarta periódicamente como "cáustica usada" y se reemplaza por cáustica nueva según sea necesario.

El diagrama de flujo que se muestra a continuación muestra el equipo y las rutas de flujo involucradas en el proceso. La materia prima de GLP (o nafta liviana) 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.

Luego, 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 íntimo con la sosa cáustica Merox que fluye hacia abajo y que extrae los mercaptanos del GLP. El GLP endulzado sale de la torre y fluye a través de: un recipiente de sedimentación de sosa cáustica para eliminar cualquier sosa cáustica arrastrada, un recipiente de lavado con agua para eliminar aún más cualquier sosa cáustica residual arrastrada y un recipiente que contiene un lecho de sal de roca para eliminar cualquier agua arrastrada. El GLP endulzado seco sale de la unidad Merox.

La solución cáustica que sale del fondo del extractor de mercaptanos (cáustica Merox "rica") fluye a través de una válvula de control que mantiene la presión del extractor necesaria para mantener el GLP licuado. Luego 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 al recipiente oxidante donde los mercaptanos extraídos se convierten en disulfuros. El recipiente oxidante tiene un lecho empacado para mantener el cáustico acuoso y el disulfuro insoluble en agua en buen contacto y bien mezclados.

La mezcla de disulfuro y cáustico fluye luego hacia el recipiente separador, donde se le permite formar una capa inferior de cáustico Merox "pobre" y una capa superior de disulfuros. La sección vertical del separador es para la separación y ventilación del exceso de aire e incluye una sección de anillo Raschig para evitar el arrastre de disulfuros en el aire ventilado. Los disulfuros se extraen del separador y se envían al almacenamiento de combustible o a una unidad de hidrotratamiento. El cáustico Merox pobre regenerado se bombea luego de regreso 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 el queroseno es un proceso de un solo paso. La reacción de oxidación del mercaptano se lleva a cabo en un entorno alcalino mientras la materia prima (combustible para aviones o queroseno), mezclada con aire comprimido, fluye a través de un lecho fijo de catalizador en un recipiente de reactor. El catalizador consiste en gránulos de carbón que han sido impregnados con el catalizador patentado de UOP. La reacción de oxidación que se lleva a cabo es:

4 RSH + O₂ → 2 RSSR + 2H₂O

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

H₂S + NaOH → NaSH + H₂O

El reactor Merox es un recipiente vertical que contiene un lecho de gránulos de carbón que se han impregnado con el catalizador UOP. Los gránulos de carbón se pueden impregnar con el catalizador in situ o se pueden comprar a UOP preimpregnados con el catalizador. Se proporciona un entorno alcalino mediante el bombeo de sosa cáustica al reactor de forma intermitente, según sea necesario.

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

La solución cáustica permanece en el sedimentador de cáustico, de modo que el recipiente contiene un depósito para el suministro de cáustico que se bombea de manera intermitente al reactor para mantener el ambiente alcalino.

El producto endulzado del recipiente de sedimentación cáustica fluye a través de un recipiente de lavado con agua para eliminar cualquier cáustico atrapado, así como cualquier otra sustancia soluble en agua no deseada, luego fluye a través de un recipiente con lecho de sal para eliminar cualquier agua atrapada y finalmente a través de un recipiente de filtro de arcilla. El filtro de arcilla elimina cualquier sustancia soluble en aceite, compuestos no metálicos (especialmente cobre) y material particulado, que podrían impedir que se cumplan las especificaciones del producto de combustible para aviones.

La presión que se mantiene en el reactor es el aire inyectado que se disolverá completamente en la materia prima a la temperatura de operación.

• 2006 Derrame de desechos tóxicos de Côte d ' Ivoire
• Bono deslevado

• Energy and Environmental Profile of the U.S. Petroleum Refining Industry, U.S. Department of Energy Office of Industrial Technologies, December 1998. (Utilice la palabra clave "Merox" en la función de búsqueda PDF)
• Aplicaciones del Proceso MeroxSM para la Extracción del Sulfuro Mercaptán Resumen de un documento presentado en la Reunión Anual del Instituto Americano de Ingenieros Químicos de 1999.
• Profile of the Petroleum Refining Industry, Sector Notebook Project, Office of Enforcement and Compliance Assurance, U.S. Environmental Protection Agency, September 1995. (Utilice la palabra clave "Merox" en la función de búsqueda PDF)