Proceso frasch

El proceso Frasch es un método para extraer azufre de depósitos subterráneos aprovechando el bajo punto de fusión del azufre. Es el único método industrial para recuperar azufre de depósitos elementales. La mayor parte del azufre del mundo se obtuvo de esta manera hasta finales del siglo XX, cuando el azufre recuperado de fuentes de petróleo y gas se volvió más común (ver proceso de Claus).

En el proceso Frasch, se bombea agua sobrecalentada al depósito de azufre; el azufre se funde y se extrae. El proceso Frasch es capaz de producir azufre de alta pureza de aproximadamente el 99,5%.

Historia

El proceso de azufre de Frasch funciona mejor en domos de sal o en depósitos de evaporita estratificados, donde el azufre se encuentra en capas de roca permeables atrapadas entre capas impermeables. La alteración bacteriana de la anhidrita o del yeso, en presencia de hidrocarburos, produce caliza y sulfuro de hidrógeno en el ciclo del azufre. El sulfuro de hidrógeno luego se oxida a azufre, por la filtración de agua o mediante la acción de bacterias anaeróbicas reductoras de azufre.

En 1867, los mineros descubrieron azufre en la roca de un domo de sal en Calcasieu Parish, Luisiana, pero estaba debajo de arenas movedizas, lo que impidió la minería. En 1894, el químico estadounidense nacido en Alemania, Herman Frasch (1852-1914), ideó su método Frasch de eliminación de azufre utilizando tuberías para evitar las arenas movedizas. Esto reemplazó al método siciliano, ineficaz y contaminante. El proceso tuvo éxito el 24 de diciembre de 1894, cuando el primer azufre fundido salió a la superficie. La Union Sulphur Company se constituyó en 1896 para utilizar el proceso. Sin embargo, el alto costo del combustible necesario para calentar el agua hizo que el proceso fuera antieconómico hasta que el descubrimiento en 1901 del campo petrolífero Spindletop en Texas proporcionó combustible barato a la región. El proceso Frasch inició la producción económica en Sulphur Mines, Luisiana, en 1903.

Cuando la patente de Frasch caducó, el proceso se aplicó ampliamente a depósitos similares de azufre de sal a lo largo de la costa del Golfo de los Estados Unidos. La segunda mina Frasch-process abrió en 1912 en el condado de Brazoria, Texas. La costa del Golfo llegó a dominar la producción mundial de azufre a principios y mediados del siglo XX. Sin embargo, a partir de la década de 1970, la recuperación de azufre por subproducto del petróleo y el gas natural redujo el precio del azufre y expulsó a muchas minas de procesamiento de Frasch de sus negocios. La última mina de azufre estadounidense Frasch cerró en 2000. Una mina de Frasch en Irak cerró en 2003 debido a la invasión estadounidense de Irak.

El proceso de Frasch todavía se utiliza para trabajar depósitos de azufre en México, Ucrania y Polonia.

Proceso

En el proceso Frasch, se introducen tres tubos concéntricos en el depósito de azufre. Se inyecta agua sobrecalentada (165 °C, 2,5-3 MPa) en el depósito a través del tubo más externo. El azufre (p.f. 115 °C) se funde y fluye hacia el tubo central. La presión del agua por sí sola no puede forzar el azufre hacia la superficie debido a la mayor densidad del azufre fundido, por lo que se introduce aire caliente a través del tubo más interno para hacer espuma en el azufre, haciéndolo menos denso y empujándolo hacia la superficie.

El azufre obtenido puede ser muy puro (99,7 - 99,8%). En esta forma, es de color amarillo claro. Si está contaminada con compuestos orgánicos, puede adquirir un color oscuro; una mayor purificación no es económica y normalmente es innecesaria. Utilizando este método, Estados Unidos produjo 3,89 millones de toneladas de azufre en 1989 y México produjo 1,02 millones de toneladas de azufre en 1991.

El proceso Frasch se puede utilizar para depósitos de 50 a 800 metros de profundidad. Se necesitan entre 3 y 38 metros cúbicos de agua sobrecalentada para producir cada tonelada de azufre, y el coste energético asociado es significativo. Se ha descrito un modelo de demostración funcional del proceso de Frasch adecuado para el aula.