Eliminación de azufre en la refinación de petróleo: Abordando la desulfuración de gases de proceso.

Carlos Alvarez.

Septiembre 8, 2023

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Autor: Ing. Carlos Álvarez, 08 septiembre 2023.

Introducción

Eliminación de azufre en los gases es clave para mitigar la contaminación al ambiente. La refinación de petróleo es una industria que desempeña un papel fundamental en la producción de una variedad de productos, desde gasolina y diesel hasta plásticos y productos químicos. Sin embargo, el petróleo crudo extraído del subsuelo contiene una serie de impurezas, entre las cuales el azufre es una de las más problemáticas.

El azufre en el petróleo crudo y sus subproductos puede tener efectos perjudiciales para la salud y el medio ambiente, por lo cual la desulfuración de gases de proceso sea una etapa esencial en el proceso de refinación. En este artículo, se explorará en detalle la desulfuración de gases de proceso en la refinación de petróleo, su importancia, métodos y desafíos asociados.

1. Importancia de la eliminación de azufre en la refinación de petróleo

1.1. Problemas asociados al azufre

El azufre presente en el petróleo crudo y sus subproductos puede generar una serie de problemas:

Impacto ambiental: La combustión de productos con alto contenido de azufre, como el diesel y el fuel oil, libera óxidos de azufre (SOx) a la atmósfera, lo que contribuye a la formación de lluvia ácida y afecta negativamente la calidad del aire.
Salud humana: Los SOx son irritantes para el sistema respiratorio humano y pueden contribuir a enfermedades respiratorias como el asma.
Daños a equipos y procesos: El azufre puede corroer equipos y tuberías en las instalaciones de refinación, lo que aumenta los costos de mantenimiento y la probabilidad de fallos.

1.2. Normativas ambientales

Debido a los problemas mencionados, los gobiernos y organismos reguladores de todo el mundo han establecido normativas más estrictas para limitar las emisiones de azufre en los productos petroleros. Estas normativas, como la norma Euro 6¹ para vehículos y la normativa MARPOL de la Organización Marítima Internacional², han impulsado la necesidad de la desulfuración de gases de proceso en la refinación de petróleo.

2. Métodos de desulfuración de gases

Existen varios métodos para llevar a cabo la desulfuración de gases en la refinación de petróleo^3,4, cada uno con sus propias ventajas y desventajas. A continuación, se presentan los métodos más comunes:

2.1. Desulfuración por hidrotratamiento

El proceso de desulfuración por hidrotratamiento es una técnica esencial en la industria petrolera para eliminar el azufre de los combustibles, lo que reduce la contaminación ambiental. En este proceso, el petróleo crudo o su derivado se combina con hidrógeno en presencia de un catalizador a alta temperatura y presión. El hidrógeno reacciona con los compuestos de azufre del petróleo, convirtiéndolos en compuestos no tóxicos. Esto produce combustibles más limpios y cumple con las regulaciones de emisiones.

Ventajas:

Eficiente para reducir el contenido de azufre a niveles bajos.
Se puede aplicar a una amplia gama de productos petroleros.

Desventajas:

Consumo significativo de hidrógeno.
Costos operativos y de mantenimiento elevados.
Generación de H₂S, que debe ser manejado y eliminado de manera segura.

2.2. Desulfuración por adsorción

El proceso de desulfuración por adsorción implica el uso de materiales adsorbentes, como zeolitas o carbones activados, para eliminar los compuestos de azufre de los gases de combustión o productos petrolíferos. Estos materiales tienen una alta afinidad por el azufre y retienen los compuestos de azufre en su estructura porosa. A medida que los gases pasan a través del adsorbente, el azufre se adsorbe selectivamente, dejando un producto más limpio. Luego, el adsorbente se regenera, liberando el azufre y permitiendo su reutilización. Este método es eficaz para reducir las emisiones de azufre y cumple con las regulaciones ambientales.

Ventajas:

Menor consumo de hidrógeno en comparación con el hidrotratamiento.
Puede adaptarse para la desulfuración de gases de proceso en pequeña escala

Desventajas:

Requiere un proceso de regeneración que consume energía y puede ser costoso.
Menos eficiente que el hidrotratamiento en la eliminación de azufre.

2.3. Desulfuración por oxidación

El proceso de desulfuración por oxidación⁵ se utiliza para eliminar el azufre de los combustibles fósiles y otros productos químicos. En este proceso, se hace reaccionar el compuesto de azufre con oxígeno o un agente oxidante, transformando los compuestos de azufre en dióxido de azufre (SO2) o compuestos similares. Luego, el SO₂ se elimina mediante técnicas de absorción o lavado. Este método es efectivo, pero puede generar productos secundarios no deseados y requiere un manejo cuidadoso de los subproductos generados, como el SO₂, para evitar la contaminación ambiental.

Ventajas:

Es una opción económica para la desulfuración de gases de proceso en pequeñas instalaciones.

Desventajas:

Genera residuos tóxicos de SOx que deben ser tratados adecuadamente.

Menos eficiente en la eliminación de azufre que otros métodos.

3. Desafíos en la desulfuración de gases

La desulfuración de gases de proceso presenta varios desafíos que la industria debe abordar:

3.1. Selectividad

Lograr la selectividad adecuada en la desulfuración para evitar la eliminación excesiva de otros compuestos valiosos presentes en los productos petroleros.

3.2. Costos

Los métodos de desulfuración, especialmente el hidrotratamiento, pueden ser costosos debido al consumo de hidrógeno y los altos costos de mantenimiento.

3.3. Residuos tóxicos

La generación de residuos tóxicos, como H2S y SOx, plantea preocupaciones ambientales y de seguridad que deben abordarse adecuadamente.

3.4. Regeneración de adsorbentes

En el caso de la desulfuración por adsorción, la regeneración de los adsorbentes es un proceso crítico que consume energía y requiere atención continua.

4. Conclusiones

La desulfuración de gases de proceso en la refinación de petróleo es una etapa para cumplir con las normativas ambientales y garantizar productos más limpios y seguros. Aunque presenta desafíos, la industria de la refinación continúa investigando y desarrollando nuevas tecnologías para abordar estos problemas de manera eficiente y rentable. La búsqueda de métodos de desulfuración más efectivos y sostenibles sigue siendo un área de interés constante para la industria, y se espera que en el futuro se logren avances significativos en este campo.

La importancia de la desulfuración no puede subestimarse, debido a que tiene un impacto directo en la calidad del aire que respiramos, la salud pública y la sostenibilidad ambiental. Como consumidores conscientes, es fundamental comprender