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 mercaptanos del GLP , propano , butanos , naftas ligeras , queroseno y combustible para aviones al convertirlos en disulfuros de hidrocarburos líquidos .
El proceso Merox requiere un entorno alcalino que, en algunas versiones del proceso, se proporciona mediante 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 , ya que 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:
En todas las versiones de Merox anteriores, la reacción de oxidación general que tiene lugar al convertir mercaptanos en disulfuros es:
Los mercaptanos más comunes eliminados son:
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 proceso 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. [1] 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:
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 etilmercaptano ( etanotiol ) tiene la fórmula C2H5SH .
El segundo paso se denomina regeneración y consiste en calentar y oxidar la solución cáustica que sale del extractor. Las oxidaciones convierten los mercaptanos extraídos en disulfuros orgánicos (RSSR), que son líquidos insolubles en agua y que luego se separan y decantan de la solución cáustica acuosa. La reacción que tiene lugar en el paso de regeneración es:
Después de la decantación de los disulfuros, la solución cáustica “pobre” regenerada se recircula a la parte superior del extractor para continuar extrayendo mercaptanos.
La reacción neta global de Merox que abarca la etapa de extracción y regeneración se puede expresar como:
La materia prima que ingresa al extractor debe estar libre de H2S . De lo contrario, el 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 "lava previamente" haciéndola fluir a través de un lote de cáustico acuoso para eliminar el H2S . La reacción que tiene lugar en el recipiente de prelavado es:
El lote de solución cáustica en el recipiente de prelavado se descarta periódicamente como " cáustica gastada " 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. [1] La materia prima de GLP (o nafta ligera) 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.
La materia prima ingresa luego 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 "rica" en Merox) 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 con vapor y se le inyecta aire comprimido antes de ingresar 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. [2] La reacción de oxidación del mercaptano se lleva a cabo en un entorno alcalino a medida que el combustible para aviones o el queroseno, mezclado 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:
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:
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 proveniente 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 cáustico de modo que el recipiente contiene un depósito para el suministro de cáustico que se bombea intermitentemente 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 arrastrado, así como cualquier otra sustancia soluble en agua no deseada, luego fluye a través de un recipiente de lecho de sal para eliminar cualquier agua arrastrada 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 mantenida en el reactor hace que el aire inyectado se disuelva completamente en la materia prima a la temperatura de operación .