CAPITULO IV: INGENIERA DEL PROYECTO

4.1. Diseo del proceso

4.1.1. Bases del diseo

4.1.2. Descripcin del proceso - Estructura del diagrama de bloques

4.1.3. Seleccin de la tecnologa para purificacin de la corriente de H2S

CO2

Segn la corriente de alimentacin se tendr una corriente con alta

concentracin de H2S y una baja de CO2. La corriente de H2S debe

tener un bajo contenido de CO2 (--) ya que el CO2 reacciona

fcilmente con el NaOH para formar carbonatos de sodio, los cuales

sera contaminantes para el producto final, lo cual traera los

siguientes inconvenientes: Necesidad de incluir una unidad de

purificacin del NaHS y un sistema de disposicin de los carbonatos

de sodio como residuo slido.

A continuacin se mencionar las tecnologas disponibles para la

eliminacin del CO2.

4.1.3.1. Tecnologas Disponibles

Las tecnologas disponibles para la separacin y captura del

CO2. Se clasifican de la siguiente manera:

GRAFICA N 19: Diferentes tecnologas y materiales asociados a la separacin del CO2

Absorcin, estos son los procesos ms utilizados

principalmente en las industrias de refinacin de petrleo

para la absorcin de CO2 y H2S, para acondicionamiento de

las corrientes de gas de sintesis para el proceso de Fisher

Tropsch, en las plantas generadoras de electricidad por

quema de combustibles. Las tecnologas utilizadas para

absorber el CO2 (y el H2S) han sido desarrolladas desde

hace 50 aos.[20]

Absorcin Qumica.- Esta basada en la captura del

CO2 y el H2S, mediante la reaccin exotrmica en

solventes orgnicos, los cuales pueden son

recuperados mediante stripping a altas

temperaturas. A continuacin hacemos una lista de

los procesos disponibles y las desventajas respecto

a nuestra corriente a purificar.

Fuente: Coordination Chemistry Reviews. 255 (2011) Pag: 1791

Tabla Nro. 9: Absorcin qumica del CO2 y H2S

Absorcin Qumica Desventaja para purificar una corriente de H2S - CO2

para produccin de NaHS

Sistema de Aminas

No son selectivas. Para una separacin del H2S y el

CO2. Excepto el metildietanoamina sin embargo se

utiliza en una corriente en el cual la concentracin del

CO2 y mucho ms alta que el H2S.

Basado en la

formacin de

carbonatos

No es selectiva. Altos costos en aditivos tal como la

pipezarina. [20]

Hidrxido de sodio No es selectiva y acarrea una cantidad importante de

solidos dependiendo de la concentracin de CO2.

Absorcin Fsica.- En la absorcin fsica los

solventes utilizados no reaccionan con el CO2 o el

H2S. La absorcin de los gases cidos se

fundamenta en la ley de Henry, la cual dice que a

una temperatura y presin dada una solucin tiene

disuelta una cantidad de gas proporcional a la

presin parcial. Por ejemplo para el CO2.

=. .

.

KCO2 es la constante de Henry en un determinado

solvente. Por esta razn los procesos de absorcin

fsica deben llevarse a cabo a altas presiones y

bajas temperaturas. Este mecanismo de purificacin

de una corriente de CO2 y H2S, es adecuado para

nuestros fines ya que tienen una selectividad entre el

CO2 y H2S incluso estos procesos (Tabla Nro 10)

son orientados a la purificacin de corrientes para la

alimentacin a una unidad de produccin de azufre

mediante proceso de Claus debido a la alta

concentracin de H2S requerido [22].

Tabla Nro. 10 : Absorcin fisica del CO2 y H2S

Proceso de

Absorcin

Fsica

Solvente Caractersticas

FLUOR Propiline-

carbonato (PC)

Selectividad entre CO2 y H2S (de 1 a 3).

Baja tolerancia a altas concentraciones

de H2S.

Utilizado especialmente en plantas de

gas natural por su baja afinidad a

absorber hidrocarburos ligeros.

Tiene capacidad de reducir a 2% de CO2 y

0.01 ppm de H2S

SELEXOL Dimetileter de

propilen-glicol

Selectividad entre CO2 y H2S (de 1 a 9).

Requiere cierto porcentaje de CO2 para

una reduccin apreciable.

Solvente biodegradable y no inico

permite utilizacin de materiales de

acero al carbono.

Tiene capacidad de reducir a 3% de CO2 y

0.01 ppm de H2S.

RECTISOL Metanol

Selectividad entre CO2 y H2S (de 1 a 5).

Requiere bajas temperaturas (-70 C) de

operacin.

Usada para purificar corrientes

provenientes de la oxidacin parcial de

crudo pesado y gases provenientes de la

gasificacin del carbn para obtencin de

combustibles Fischer-Tropsch

Tiene capacidad de reducir a 20 ppm de

CO2 y 0.1 ppm de H2S.

PURISOL

N-metil-2-

pirrolidona

(NMP)

Selectividad entre CO2 y H2S (de 1 a 9).

Usado generalmente en la purificacin

de gases provenientes de centrales

termoelctricas.

Tiene capacidad de reducir a 0.1% de CO2

y 2 ppm de H2S.

4.1.3.2. Tecnologa seleccionada para purificacin de la corriente

H2S CO2

El proceso seleccionado para la purificacin del H2S es

SELEXOL, ya que este proceso es ms usado para

purificacin de corrientes para obtener H2S, segn [22], Union

Carbide en 1992 reporto que existan al menos instaladas al

menos 15 unidades selectivas para H2S, a diferencia de los

procesos que son utilizados en la industria de gas natural,

centrales termoelctricas y purificacin del gas de sntesis.

Por otro lado el proceso de FLUOR no es adecuado por su

baja selectividad y porque no tolera altas concentraciones

de H2S, RECTISOL por el costo que involucra el proceso a

70 C y PURISOL es un proceso que es altamente selectivo

entre el H2S y el CO2 sin embargo es adems es un proceso

integral para la remocin de CO2 a diferencia del SELEXOL

que puede o no tener remocin de CO2.

Descripcin, el proceso de SELEXOL para remocin

selectiva del H2S, consiste de un absorbedor, una torre de

separacin flash una columna desorbedora con corriente de

calentamiento. Este esquema bsico puede modificarse

haciendo que el flasheado sea a presin vacio y la desorcin

sea utilizando aire o gas inerte.

4.1.4. Seleccin de la tecnologa de fabricacin para la planta de NaHS

4.1.4.1. Tecnologas disponibles

4.1.4.2. Tecnologa seleccionada para la planta de NaHS

4.1.5. Sntesis del diagrama de flujo preliminar

4.1.6. Balance de materia y energa

4.1.6.1. Balance de Materia

El balance de materia se realizar para una produccin de

40,000 TM al ao, 133.3 TM/dia. Se muestra en el siguiente

diagrama.

Tomaremos para el balance base 1 da de produccin:

GRAFICA N 20: Diagrama de flujo del proceso SELOXOL para purificacin del H2S

La corriente de H2S de alimentacin que utilizaremos,

proviene de la unidad de recuperacin de aminas de la

unidad de hidrodesulfurizacin del disel y las naftas [19].

Esta corriente contiene CO2 el cual es un contaminante para

nuestro proceso, por esta razn se debe prever la instalacin

de una unidad de purificacin del H2S.

4.1.6.2. Balance de Energa

4.2. Descripcin del proceso de la planta

4.2.1. Diagrama de bloques de la planta

4.2.2. Descripcin de la unidad de tratamiento del H2S

4.2.3. Descripcin de la unidad de tratamiento del H2S

4.2.4. Descripcin de la unidad de almacenamiento de insumos de NaHS

4.2.5. Descripcin de la unidad de reaccin del H2S y el NaOH

4.2.6. Descripcin de la unidad de almacenamiento del NaHS

GRAFICA N 21: Balance de Masa General

4.3. Descripcin de los utilities de la planta

4.4. Descripcin de los almacenes de planta

4.5. Seguridad en el diseo de la planta

4.6. Distribucin de la maquinaria y equipos en la planta industrial

4.7. Propuestas de sistemas de control e instrumentacin de los procesos.

19. MINEM

2008 Descripcin del proyecto RPL Refinera La Pampilla S.A.A.

(RELAPASAA) Subtitulo 1.6

20. STEPHEN A. RACKLEY

2010 Carbon Capture and Storage. Elsevier. Pag103-123

21. Jian-Rong Li, Yuguang Ma

2011 Coordination Chemistry Reviews. Elsevier Publications. Pag. 1791-

1796

22. Arthur Kohl, Richard Nielsen

1997 Gas Purification. Gulf Publishing Company. 5ta Edicin. Pag. 1188 -

1232