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Instituto Politécnico Nacional.

Escuela Superior de Ingeniería Química e
         Industrias Extractivas.




                                   Proceso Merox
                                   (Oxidación de
                                   Mercaptanos).


                                   Elaborado
                                   Pavón García Antonio.
                                   Navarrete Cruz David Antonio.
Introducción.
¿Ustedes saben lo que es un Mercaptano?

Es la forma convencional de llamar a los tioles. Su grupo funcional es el
siguiente




    Características generales

    Los tioles son líquidos incoloros con un olor parecido al del ajo.
    Además son corrosivos en tuberías de cobre y al estar en
    combustión producen acido sulfúrico provocando la lluvia acida.
Introducción.
Objetivo del Proceso.

Merox , por sus siglas en ingles, es un proceso de conversión catalítica en el
cual los mercaptanos son convertidos a disulfuros promovidos por un
catalizador desarrollado en el IMP (Instituto Mexicano del Petroleó) el cual
activa la oxidación a temperatura ambiente usando oxigeno atmosférico.
Introducción.
Diagrama de flujo simplificado.
Introducción.
Descripción del Proceso.



La corriente de hidrocarburo amargo fluye del tanque
de alimentación al contactor con la solución de Sosa
Caustica conteniendo el catalizador (IMP-OM-1) y el
aire. La mezcla fluye a un tanque separador en donde
es extraída por la parte superior la corriente de
hidrocarburo tratado mas aire remanente y por la parte
inferior la solución de Sosa regenerada.
Introducción.
Tipos de unidades de proceso Merox.
 En la actualidad se han diseñado diversas versiones del proceso Merox,
 todas ellas para un propósito en especifico.

 Merox convencional.- Para la extracción de mercaptanos del GLP y
 naftas ligeras.

 Minalk Merox.- Para el endulzamiento de naftas intermediarias, este
 proceso inyecta pequeñas ppm de Sosa Caustica en la nafta de
 alimentación.

 Merox libre de Sosa.- Como su nombre lo indica es un proceso que
 cambia a la sosa caustica por una solución de amoniaco y agua, y así
 alcanzar la alcalinidad deseada, es utilizado en la querosina y algunas
 veces en la turbosina.
Introducción.
Diagrama del proceso Merox para turbosina.
Introducción.
Diagrama del proceso Merox para Gas LP.
Introducción.
Química del Proceso.

El proceso Catalítico de remoción de Mercaptanos presentes en
hidrocarburos ligeros, permite el endulzamiento de diversos productos
desde una mezcla de propano-butano (Gas LP) hasta fracciones tipo
nafta mediante el tratamiento a base de soluciones Causticas de
Hidróxido de Sodio en presencia de un catalizador organometalico.

 Químicamente el proceso consiste en las siguientes reacciones
 moleculares :

                RSH + NaOH                   NaSR   +    H2O

              RSNa +    ¼ O2               NaOH +       ½ R2S2
Contenido.
Catalizador.


Los procesos mas recientes de conversión de Mercaptanos consideran
como     catalizadores  de    oxidación   quelatos     o   complejos
organometalicos generalmente a base de fierro, cobre y cobalto.

El catalizador desarrollado por el IMP consiste de una ftalocianina de
cobalto sulfonada en un grado tal que se pueda lograr la suspensión
del mismo en la solución de Sosa. Este catalizador es muy conocido por
su capacidad para catalizar la oxidación de Mercaptanos en destilados
del Petróleo agridulce, sin embargo han encontrado muy poca
aceptación en el tratamiento.

Por esa razón se están estudiando y creando diferentes tipos de
catalizadores, por ejemplo;

Ftalocianina de cobalto encapsulada en Zeolita X e Y para aumentar su
fuerza básica.
Contenido.
Catalizador.

El catalizador utilizado es de un tono
verde azulado, amorfo insoluble en
agua, resistente a altas temperaturas.
Muy estable a la luz, el calor y las
soluciones químicas.
Contenido.
Variables del Proceso.


Presión.- La presión de operación en el mezclador debe ser tal que el
aire necesario para la oxidación de los Mercaptanos en la fase acuosa,
tenga la máxima solubilidad en la misma. Para tal efecto se sugiere que
la presión mínima de operación sea de 3-3.5 Kg/cm2.

2.-Temperatura.- El aumento de temperatura reduce la solubilidad del
aire en la fase acuosa. Se sugiere que la temperatura de operación
máxima sea de 40 grados Celsius.

3.-Flujo de aire.- Se recomienda un flujo de aire de 20 lt/h.

4.-Concentracion de catalizador en la solución de sosa.- Dentro del
intervalo de 75-300 ppm, no se tienen variaciones notables en la
eficiencia de oxidación de los mercaptanos.
Contenido.
Efectos de las variables del proceso.

 La reacción se altera de acuerdo con las siguientes variables de
 operación:

 1.-Concentracion de la solución de NaOH.- Dentro de ciertos limites (6-
 19% en peso) el aumento de la concentración mejora la extracción

 2.- Temperatura.- El aumento de la temperatura favorece la reacción
 inversa.

 3.-Tipos de Mercaptanos.- El aumento del peso molecular y la
 ramificación disminuyen el carácter acido de los mercaptanos y
 consecuentemente la facilidad de reacción.

 4.-Concentracion de Mercaptanos.- El grado de extracción es función
 directa del contenido de mercaptanos en la corriente de
 hidrocarburos.

 5.-Relacion de solución de Sosa –hidrocarburo.- Una mayor relación
 aumenta el grado de extracción.
Contenido.
Efecto de las variables del proceso.


 El incremento de la velocidad de reacción se puede lograr mediante el
 manejo adecuado de las siguientes variables de operación:

 1.-Aumento de la temperatura de extracción-oxidación.
 2.-Aumento de la cantidad de aire respecto al nivel estequiometrico.
 3.-Aumento del grado de contacto entre la solución de Sosa,
 hidrocarburo y aire.
 4.-Aumento de la concentración del catalizador.

 En resumen, la etapa de extracción y oxidación catalítica de los
 mercaptanos a disulfuros puede representarse en forma simplificada de
 la siguiente manera:

                    4 RSH + O2   Catalizador   2 RSSR + 2   H2O
                                  NaOH
Contenido.
Termodinámica de la reacción.
Contenido.
Curiosidades .



  Por su olor desagradable algunos tioles son utilizados como aditivo
  para dotar de olor a los gases de uso doméstico que son inodoros
  (metano, etano, butano,...) como el metiltiol CH3-SH.


                                · El olor característico de la cebollas y
                                su efecto picante es debido al
                                propanotiol. CH3-CH2-CH2-SH.
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Proceso Merox

  • 1. Instituto Politécnico Nacional. Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas. Proceso Merox (Oxidación de Mercaptanos). Elaborado Pavón García Antonio. Navarrete Cruz David Antonio.
  • 2. Introducción. ¿Ustedes saben lo que es un Mercaptano? Es la forma convencional de llamar a los tioles. Su grupo funcional es el siguiente Características generales Los tioles son líquidos incoloros con un olor parecido al del ajo. Además son corrosivos en tuberías de cobre y al estar en combustión producen acido sulfúrico provocando la lluvia acida.
  • 3. Introducción. Objetivo del Proceso. Merox , por sus siglas en ingles, es un proceso de conversión catalítica en el cual los mercaptanos son convertidos a disulfuros promovidos por un catalizador desarrollado en el IMP (Instituto Mexicano del Petroleó) el cual activa la oxidación a temperatura ambiente usando oxigeno atmosférico.
  • 5. Introducción. Descripción del Proceso. La corriente de hidrocarburo amargo fluye del tanque de alimentación al contactor con la solución de Sosa Caustica conteniendo el catalizador (IMP-OM-1) y el aire. La mezcla fluye a un tanque separador en donde es extraída por la parte superior la corriente de hidrocarburo tratado mas aire remanente y por la parte inferior la solución de Sosa regenerada.
  • 6. Introducción. Tipos de unidades de proceso Merox. En la actualidad se han diseñado diversas versiones del proceso Merox, todas ellas para un propósito en especifico. Merox convencional.- Para la extracción de mercaptanos del GLP y naftas ligeras. Minalk Merox.- Para el endulzamiento de naftas intermediarias, este proceso inyecta pequeñas ppm de Sosa Caustica en la nafta de alimentación. Merox libre de Sosa.- Como su nombre lo indica es un proceso que cambia a la sosa caustica por una solución de amoniaco y agua, y así alcanzar la alcalinidad deseada, es utilizado en la querosina y algunas veces en la turbosina.
  • 7. Introducción. Diagrama del proceso Merox para turbosina.
  • 9. Introducción. Química del Proceso. El proceso Catalítico de remoción de Mercaptanos presentes en hidrocarburos ligeros, permite el endulzamiento de diversos productos desde una mezcla de propano-butano (Gas LP) hasta fracciones tipo nafta mediante el tratamiento a base de soluciones Causticas de Hidróxido de Sodio en presencia de un catalizador organometalico. Químicamente el proceso consiste en las siguientes reacciones moleculares : RSH + NaOH NaSR + H2O RSNa + ¼ O2 NaOH + ½ R2S2
  • 10. Contenido. Catalizador. Los procesos mas recientes de conversión de Mercaptanos consideran como catalizadores de oxidación quelatos o complejos organometalicos generalmente a base de fierro, cobre y cobalto. El catalizador desarrollado por el IMP consiste de una ftalocianina de cobalto sulfonada en un grado tal que se pueda lograr la suspensión del mismo en la solución de Sosa. Este catalizador es muy conocido por su capacidad para catalizar la oxidación de Mercaptanos en destilados del Petróleo agridulce, sin embargo han encontrado muy poca aceptación en el tratamiento. Por esa razón se están estudiando y creando diferentes tipos de catalizadores, por ejemplo; Ftalocianina de cobalto encapsulada en Zeolita X e Y para aumentar su fuerza básica.
  • 11. Contenido. Catalizador. El catalizador utilizado es de un tono verde azulado, amorfo insoluble en agua, resistente a altas temperaturas. Muy estable a la luz, el calor y las soluciones químicas.
  • 12. Contenido. Variables del Proceso. Presión.- La presión de operación en el mezclador debe ser tal que el aire necesario para la oxidación de los Mercaptanos en la fase acuosa, tenga la máxima solubilidad en la misma. Para tal efecto se sugiere que la presión mínima de operación sea de 3-3.5 Kg/cm2. 2.-Temperatura.- El aumento de temperatura reduce la solubilidad del aire en la fase acuosa. Se sugiere que la temperatura de operación máxima sea de 40 grados Celsius. 3.-Flujo de aire.- Se recomienda un flujo de aire de 20 lt/h. 4.-Concentracion de catalizador en la solución de sosa.- Dentro del intervalo de 75-300 ppm, no se tienen variaciones notables en la eficiencia de oxidación de los mercaptanos.
  • 13. Contenido. Efectos de las variables del proceso. La reacción se altera de acuerdo con las siguientes variables de operación: 1.-Concentracion de la solución de NaOH.- Dentro de ciertos limites (6- 19% en peso) el aumento de la concentración mejora la extracción 2.- Temperatura.- El aumento de la temperatura favorece la reacción inversa. 3.-Tipos de Mercaptanos.- El aumento del peso molecular y la ramificación disminuyen el carácter acido de los mercaptanos y consecuentemente la facilidad de reacción. 4.-Concentracion de Mercaptanos.- El grado de extracción es función directa del contenido de mercaptanos en la corriente de hidrocarburos. 5.-Relacion de solución de Sosa –hidrocarburo.- Una mayor relación aumenta el grado de extracción.
  • 14. Contenido. Efecto de las variables del proceso. El incremento de la velocidad de reacción se puede lograr mediante el manejo adecuado de las siguientes variables de operación: 1.-Aumento de la temperatura de extracción-oxidación. 2.-Aumento de la cantidad de aire respecto al nivel estequiometrico. 3.-Aumento del grado de contacto entre la solución de Sosa, hidrocarburo y aire. 4.-Aumento de la concentración del catalizador. En resumen, la etapa de extracción y oxidación catalítica de los mercaptanos a disulfuros puede representarse en forma simplificada de la siguiente manera: 4 RSH + O2 Catalizador 2 RSSR + 2 H2O NaOH
  • 16. Contenido. Curiosidades . Por su olor desagradable algunos tioles son utilizados como aditivo para dotar de olor a los gases de uso doméstico que son inodoros (metano, etano, butano,...) como el metiltiol CH3-SH. · El olor característico de la cebollas y su efecto picante es debido al propanotiol. CH3-CH2-CH2-SH.
  • 17. Gracias por su atención. No estuvo tan ¡FÁCIL! de hacer.