Ferrolox-G - Remoción de H2S

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WATCH FERROLOX-G
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ERROLOX®-G es un compuesto pelet basado en
hidróxido de hierro para la purificación de gas. Es
particularmente efectivo en la remoción del sulfuro de
hidrogeno (H2S) generado en las instalaciones productoras de
gas (digestores y vertederos). Su óptimo diseño y textura
altamente porosa aseguran una capacidad de carga máxima a
bajo costo.
El compuesto pelet de purificación de gas FERROLOX®-G es un
compuesto de adsorción altamente efectivo usado tanto para
aplicaciones de lecho móvil como fijo.
Información técnica
Características químicas
Compuesto pelet, para la purificación de gas, basado en hidróxido
de hierro combinado con
compuestos alcalinos, sus-tancias
de atrape e inductoras de
porosidad.
Fórmula química
FeO(OH)
Aparencia
Café claro, gránulos de formas
variables
Tamaño estándar del
pelet
Para uso en aplicaciones de lecho
móvil:
5 - 25 mm
8 - 25 mm
10 - 25 mm
Para uso en aplicaciones de lecho
fijo:
2 - 4 mm
2 - 8 mm
4 - 8 mm
Capacidad de carga
Una gran variedad de parámetros tales como la humedad del
gas, la concentración del H2S en el torrente del gas crudo, la
tasa de dosificación de oxígeno para la regeneración del aire,
los niveles de presión del gas en la instalación, el tiempo de
permanencia en la columna y la tasa de flujo de la velocidad
del gas, influyen en el desempeño y capacidad de carga de H2S
del FERROLOX®-G.
REMOCIÓN DE SULFURO DE
HIDRÓGENO
En:
Industria de Petróleo y Gas
?
Refinerías, incluyendo hidrocraqueo
?
Tanques de almacenamiento de petróleo
?
Tanques de combustible
?
Instalaciones de producción de biogás
?
Vertederos
?
La experiencia práctica en la operación de columnas de gas
indica una capacidad de carga entre 20 – 40% del peso del
sulfuro.
Basados en el FERROLOX®-G sólido, se pueden alcanzar cargas
entre 265 a 710 g de sulfuro de hidrógeno por kg de
FERROLOX®-G. Con un contenido típico de humedad del
12.5% en el FERROLOX®-G, se pueden alcanzar capacidades
de carga de 232 a 621 g de sulfuro de hidrógeno por kg de
FERROLOX®-G. Tomando en cuenta los resultados anteriores,
se puede evaluar si el FERROLOX®-G ha alcanzado su máxima
capacidad de carga y si debería o no ser reemplazado.
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Efectividad:
1. Reacciones químicas
Las siguientes reacciones químicas muestran la remoción del
H2S en una variedad de gases mediante el uso del compuesto
de purificación de gas FERROLOX®-G:
Absorción:
2 Fe(OH)3+ 3 H2S
Regeneración:
2 Fe2S3 + 3 O2 + 6 H2O
Fe2S3 + 6 H2O
- 62 kJ/mol
(1)
- 603 kJ/mol
(2)
ÄG°= - 665kJ/mol
(3)
4 Fe(OH)3 + 6 S
Proceso global:
3 H2S + 3 O2 3/8 S8+ 3 H2O,
Se requiere también un incremento de humedad durante la
regeneración, debido al hecho que 1 mol de sulfuro de hierro
consume 3 moles de agua para regenerar el hidróxido de
hierro.
Cuando se optimiza la humedad, se recomienda que el gas no
se condense en el FERROLOX®-G, a menos que el condensado
permanezca en contacto con el compuesto de adsorción por
un extenso período de tiempo.
Las reacciones (1) y (2) son reacciones exotérmicas en donde
la reacción de regeneración (2) crea 10 veces más calor que la
reacción de absorción. Este proceso puede ser observado
particularmente cuando los procesos de absorción y de
regeneración ocurren por separado o, la regeneración de aire
es interrumpida temporalmente debido a fallas técnicas.
Precaución: Una masa parcialmente regenerada de pelets que
contengan sulfuro, podrían encenderse al ponerse en
contacto con el oxígeno. El sulfuro se enciende en el aire a
temperaturas entre 190°C y 260°C.
2. Influencia de la humedad del gas
Se observó que durante el proceso de reacción de enlace del
sulfuro de hidrógeno a la superficie del hidróxido de hierro, el
sulfuro de hidrógeno primero se vuelve soluble en el agua, la
cual está contenida en la masa como humedad, y
posteriormente, los iones de sulfuro de hidrógeno formados
reaccionan con el hidróxido de hierro para formar sulfuro de
hierro.
Para permitir este proceso y prevenir que los pelets se sequen,
se necesita asegurar una mínima humedad en ellos.
Por lo tanto, una humedad relativa del gas al 40% es requerida
como mínimo.
3. Precipitación de Sulfuro
Siguiendo la reacción de regeneración (2), el sulfuro elemental
se une a las capas de la superficie así como a los poros de los
pelets del FERROLOX®-G. Por lo tanto, la superficie que
contiene hidróxido de hierro, se bloquea con el paso del
tiempo, lo cual reduce la capacidad de purificación del
FERROLOX®-G.
Cuando se observe una disminución notable en la efectividad
de limpieza entonces la masa totalmente cargada de
FERROLOX®-G debe reemplazarse por completo.
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4. Remoción de siloxano (a través de la adsorción)
6. Condiciones para la aplicación
A través de numerosos estudios se ha probado que el
compuesto de purificación de gas FERROLOX®-G es capaz de
remover el siloxano. Este proceso ocurre a través de la
adsorción, a pesar de que la reacción química así como la tasa
de carga alcanzada no han sido investigados aún, los análisis
del FERROLOX®-G, usado en plantas de tratamiento de aguas
residuales municipales repetidamente muestran cargas
evidentes de decamethylcyclopentasiloxano y dodecamethylcyclopentasiloxano.
Los pelets de purificación de gas FERROLOX®-G pueden ser
utilizados tanto en aplicaciones de lecho fijo como en torres,
las cuales son frecuentemente operadas con el principio de
lecho móvil.
Con el fin de alcanzar una meta específica o bien la remoción
completa del siloxano, recomendamos una etapa
subsecuente de tratamiento con carbón activado. El uso del
carbón resulta en una ventaja económica debido a una
remoción previa del H2S mediante el FERROLOX®-G.
5. Preacondicionamiento
Cuando se reemplace FERROLOX®-G en instalaciones de lecho
fijo o cuando se reemplace una gran cantidad de FERROLOX®-G
en instalaciones de lecho móvil, el calor y vapor emergentes
deben ser monitoreados.
La exposición inicial del FERROLOX®-G a gas que contenga CO2,
transforma el hidróxido de calcio en carbonato de calcio
creando calor y vapor de agua lo cual puede observarse en la
siguiente reacción:
Ca(OH)2 + CO2
CaCO3 + H2O
(4)
Esta reacción puede causar que el material filtrante y el gas
existente alcancen temperaturas entre 70-80°C en corto
tiempo.
En las aplicaciones de lecho fijo, el FERROLOX®-G se reemplaza
una vez que la efectividad de la purificación disminuye, son
llenadas antes de la desulfurización y operan a través de la
rotación continua del FERROLOX®-G.
El material cargado se remueve a través de la válvula de
descarga que se encuentra debajo del purificador de gas,
mientras que material fresco es añadido por la válvula de carga
localizada encima del desulfurizador.
El gas pasa desde abajo hacia arriba y de ahí se mueve en
contra de la dirección en que el FERROLOX®-G se mueva.
Si el FFERROLOX®-G no estuviese cargado totalmente (lo que
ocurre frecuentemente con gas que contiene bajos niveles de
sulfuro de hidrógeno), puede ser vaciado una vez más al
reactor.
El material debe ser colado antes para remover el polvo y
partículas finas causados por los movimientos hacia abajo de
los pelets.
Los pelets cargados casi en su totalidad pueden ser
identificados por su color negro-gris que no cambiará, aun
siendo expuestos al oxígeno.
Con el fin de evitar cualquier bloqueo o mineralización del
FERROLOX®-G, los pelets deben ser movidos sacando cierta
cantidad de material en intervalos regulares de 14 días.
Esta reacción, en la cual los pelets de purificación de gas
obtienen su durabilidad final, se termina luego de un corto
tiempo y la unidad de desulfuración está lista para ser usada.
El uso de CO2 de baja calidad y gas húmedo durante la etapa de
pre-acondicionamiento depende de las condiciones locales y
el método usado debe determinarse de manera adecuada.
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Debido a los diferentes tipos de instalaciones de remoción de sulfuro y la amplia variedad de equipo disponibles, solo podemos
ofrecer la siguiente información general:
Concentración de sulfuro de hidrógeno en gas crudo
aprox. 50 ppm - aprox.15.000 ppm
Altura de llenado del compuesto de purificación por gas
min. 0.5m (1.64pies) ; max. aprox. 12 m (39.4pies)
Pérdida de la presión en el lecho del filtro
Rango de la presión
<1 a 15 m bar (0.014a 0.22psi), dependiendo de la altura
del llenado, el tamaño escogido de los pelets y la
velocidad/taza de flujo del gas
sin presión–aprox. 25bar sobre presión
Tiempo de contacto del gas en relación al contenedor vacío
aprox. 20 sec. – aprox. 3 min
Taza de flujo del gas en el filtro
aprox. 2 m/min (6.5pies/min) – 15 m/min (49pies/min)
Humedad relativa del gas
al menos 40%, optima 60%-80% humedad relativa sin
condensar
min. 5% - optima 10%
Humedad contenida en los pelets
Cantidad necesaria de oxígeno por regeneración
alrededor de 2-4 por exceso estequiométrico relativo a la
concentración de H2S en el gas crudo
Por lo tanto, para la reacción de regeneración en el torrente de gas donde se necesitan remover 1000 ppm de H2S, el aire de
regeneración debe ser añadido a una taza de aproximadamente 1-2% por volumen. En vez de aire, también se puede utilizar
oxígeno puro al 0.2-0.4%.
Con el fin de asegurar una completa utilización de los pelets del FERROLOX®-G en instalaciones de remoción de sulfuro de lecho
fijo, se recomienda una instalación de etapas múltiples con niveles secuenciales individuales en donde el FERROLOX®-G de cada
nivel individual pueda ser reemplazado por separado y donde el arreglo secuencial pueda ser cambiado.
Cualquier condensación en el reactor debe ser retirada regularmente. El contacto directo con el agua debe evitarse, ya que los
pelets pueden disolverse y/o convertirse en lodo de hidróxido de hierro.
Sea cuidadoso al llenar el recipiente con el FERROLOX®-G. El
manejo brusco puede causar la ruptura de los pelets,
reduciendo por lo tanto la efectividad del producto.
Recomendamos adjuntar una manguera de extensión en la
boca del saco cuando se llene el en equipo por primera vez, de
esta manera el material podrán colocarse al fondo de la torre
con suavidad.
Watch Mexico S. de R.L. de C.V.
Calle 27 No. 101 x 20 y 22
Fracc. Loma Bonita Xcumpich
Mérida, Yucatán C.P. 97205
México
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