Practica De Azufre Elemental.docx

Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas

Departamento de Ingeniería Química Petrolera Laboratorio de Valoración Tecnológica del Petróleo y -sus Productos

Práctica 4. Determinación de la concentración de azufre total en gasolina, con base en la ASTM D-7039

Profesor: Ing. Félix Rincón García Alumno: García Domínguez Marco Antonio Grupo: 2PV41 Equipo :2

1. Objetivos    

Determinar el contenido de azufre elemental en la gasolina, con base en la ASTM D-7039 Revisar el procedimiento y metodología de la norma ASTM D-7039 y evaluar el cumplimiento de los estándares de calidad en la gasolina. Conocer el funcionamiento de un espectrómetro por fluorescencia de rayos X Conocer la importancia de la determinación de azufre y compuestos de azufre en productos derivados del petróleo

2. Resumen: El contenido de azufre está regulado en muchos aceites combustibles de petróleo, y juega un papel importante en la calidad del combustible y el control de las emisiones contaminantes. En la práctica se analiza una muestra de gasolina, para determinar su contenido de azufre elemental, con base en la ASTM D-7039. Se calibra el equipo, y se coloca la muestra en una celda de muestra colocando una película en ella, asegurándose que la película esté tensa, sin arrugas y sin salida del producto. Se coloca la celda en el haz de rayos X, se miden los recuentos totales de la fluorescencia de azufre y los recuentos totales. Obteniendo el contenido de azufre elemental en la gasolina en partes por millón (ppm)

3. Introducción 3.1.

Espectrometría de Fluorescencia de Rayos X

La espectrometría de Fluorescencia de rayos x, es una técnica que utiliza la interacción de los rayos X con un material para determinar su composición elemental. Esto se consigue irradiando la muestra con un haz de rayos X procedente de un tubo de rayos X o de una fuente radioactiva. En estas condiciones, los elementos de la muestra se excitan como consecuencia de la absorción del haz primario y emiten sus rayos X fluorescentes característicos. Existen tres tipos básicos de análisis empleando esta modalidad, que son los de dispersión por longitud de onda, los dispersivos por energía y los no dispersivos, los más utilizados por su versatilidad en el análisis cualitativo y cuantitativo son los dos primeros. Los rayos X tienen la particularidad por su contenido energético equivalente a 125 keV a 0.125 keV y longitud de onda en un intervalo de 0.01 a 10nm, de interactuar con la materia a nivel atómico produciendo absorción y fluorescencia de rayos X, otro fenómeno que se produce es la dispersión de los Rayos X pudiendo ser esta con pérdida de energía llamada Compton y sin pérdida de energía conocida como Rayleigh. En la Figura 1. Se presentan los fenómenos que ocurren cuando un haz de rayos X interacciona con una muestra. Para el análisis por espectrometría de Fluorescencia de Rayos X es la relación que se produce entre la absorción, trasferencia, fluorescencia y dispersión de los rayos X es de suma importancia ya que depende del espesor de la muestra a analizar, la densidad de la muestra y la composición de la muestra. [1]

Figura 1. Interacción de rayos x en la muestra. [1]

Figura 2. Proceso de Fluorescencia por rayos x [1] En la Figura 2. Se representa el principio del análisis por fluorescencia de Rayos X, el mismo que se inicia cuando una muestra se bombardeada con un haz radiante, el cual interaccionara con los electrones de los átomos de cual está formado la muestra. El electrón que se encuentra en orbitales menos energéticos se desprenderá del átomo quedando un agujero en el orbital que será ocupado por un electrón más energético para retomar el equilibrio en el átomo. Dado que esta es una posición de menor energía el exceso de energía se emite en la forma de fluorescencia de rayos X. La diferencia de energía emitida por el intercambio de electrones de un orbital de mayor energía a uno de menor energía, son característicos para cada elemento, por lo tanto, la fluorescencia de cada elemento es característica y única para ese elemento. Por lo tanto, se puede afirmar que la energía X fluorescente está directamente vinculada a un elemento específico que se analiza. Es de esta propiedad que se vale esté tipo de análisis como herramienta analítica.[1] Uno de los fenómenos que debemos comprender en la fluorescencia de rayos X es las múltiples transiciones que pueden ocurrir entre los electrones de las capas que los comprende. Así por ejemplo si consideramos un átomo que posee electrones en su capa K, L o M se pueden producir trasferencia de electrones de la capa K que se desprendería y sería ocupada por un electrón de la capa L o M. Se denomina Transición K cuando se ha desprendido un electrón de ésta capa y es ocupada con otro electrón más energético ( puede ser L o M) , de la misma manera se denomina transición L cuando se ha perdido un electrón de esta capa y es ocupada por un electrón de la capa M. [1]

Las múltiples transiciones que se pueden producir por la fluorescencia de rayos X , hace que se emitan espectros característicos como se muestra en la Figura 3. para cada elemento siendo esto una huella digital del mismo. Los espectros se forman entre la intensidad (cuentas por segundo) que emiten los elementos y la energía (keV) generada por los rayos X que bombardean a la muestra.[1]

Figura 3. Gráfica Intensidad (cuentas por segundo) vs. Energía (keV). [1] El espectro característico de un elemento nos permite determinar su composición considerando la intensidad de fluorescencia de rayos X característica en los picos únicos que genera el elemento a prueba. Un esquema General de los equipos por espectrometría de fluorescencia de rayos X nos indica Skoog, que están conformados principalmente por tres elementos: Una fuente de rayos X, que puede ser tubo de rayos X o fuente radioactiva, la muestra que será contenida apropiadamente según sea su condición, sea líquida, sólida o en polvo y un sistema de detección que captara la fluorescencia de rayos X.(Ver Figura 4.) Considerando la forma de detección y posterior análisis de la fluorescencia de rayos X se pude dividir en dos grupos, los de energía dispersiva conocida como EDXRF y los de longitud de onda dispersiva correspondiente a sus siglas en inglés como WDXRF.[1]

Figura 4. Esquema general de un analizador por fluorescencia de rayos X [1]

3.2.

Azufre.

El contenido en azufre y la densidad API son las dos propiedades que tienen mayor influencia en el valor del crudo de petróleo. El contenido en azufre se expresa como tanto por cierto en peso de azufre y varia desde menos de un 0,1% hasta mas de un 5%. Los crudos con un contenido mayor al 0,5% de un azufre requieren generlamnete un procesado mas extenso que los que poseen un contenido en azufre inferior. Todos los petróleos tienen compuestos de azufre, los compuestos de azufre determinan la corrosividad potencial del crudo. En las naftas presentan dificultades en cuanto a corrosión, olor y explosiones deficientes de las mismas. El crudo que contiene SH2 se denomina "Crudo ácido", pero algunas tecnologías se refieren a crudo "High sulphur" como crudo ácido, el SH2 puede ser bajo, pero el porcentaje de compuestos que contienen azufre es alto. El crudo ácido tiene mucho SH2, el crudo agrio tiene muchos mercaptanos y es muy corrosivo. Han sido aislados una gran cantidad de derivados de azufre incluyendo azufre elemental, sulfuro de hidrogeno, mercaptanos, tioéteresdisulfuros y tiofenos. Los compuestos de azufre son complejos y generalmente térmicamente inestables. Los cíclicos como el tiofeno son más estables. Se eliminan craqueandolos durante el proceso de refinación en el cual se forma SH2 y compuestos orgánicos simples de azufre. Ciertos compuestos de azufre que son corrosivos por su acidez como SH2 y mercaptanos, se eliminan con tratamientos químicos. Los compuestos de azufre no ácidos se transforman en SH2 durante el tratamiento. [3] Métodos para la determinación del contenido de azufre en petróleo crudo y productos 1. ASTM D5453-16e1 Método de prueba estándar para la determinación de azufre total en hidrocarburos ligeros, combustibles para motor de ignicion por chispa, combustibles para motor diesel y aceites para motor mediante fluorescencia ultravioleta [7] 2. ASTM D2622- 16 Método de prueba estándar para determinación de azufre en productos derivados del petróleo mediante espetrofluorimetría de rayos x por dispersión de longitud de onda [8] 3. ASTM D-7220 -12 Método de prueba estándar para azufre en automóviles, calefacción y combustibles de aviación mediante espectrometría de fluorescencia de rayos x de energía monocromática dispersa. [9] 4. ASTM D-4294 Método de prueba estándar para determinación de azufre en petróleo y productos derivados del petróleo mediante espectrofluorimetría de rayos X por dispersión de energía [10]

5. ASTM D7039 Método de prueba estándar para azufre en gasolina, combustible Diesel, combustible de avión, querosina, biodiesel, mezclas de biodiesel y mezclas de etanol y gasolina mediante espectrometría de fluorescencia de rayos X monocromática dispersiva de longitud de onda. [11]

3.3.

Efectos del azufre en los combustibles

El azufre está presente de forma natural en el petróleo, materia prima de los combustibles en mayor o menor cantidad dependiendo del tipo de crudo, por lo general los crudos pesados tiene mayor cantidad de azufre. En la producción de combustibles el azufre es eliminado en el proceso de refinación, como por ejemplo la recuperación de sulfuro de hidrógeno por lavado con una solución de amina y convertirlo en azufre elemental por oxidación controlada. El contenido de azufre en los combustibles tiene dos efectos, un efecto ambiental por la producción resultado de la combustión de gases SOx y un efecto sobre los motores causando desgaste prematuro en las diferentes partes de la cámara de combustión por la formación de ácido El SO2 es generado por combustión de hidrocarburos azufrados presentes en el combustible, siendo estos compuestos de la familia del tiofeno y mercaptanos. El SO2 es un gas tóxico incoloro altamente irritante. Su oxidación produce SO3, el cuál es precursor del H2SO4. Al reaccionar éste con sales inorgánicas forma partículas sólidas de sulfatos que son emitidas también en el escape de los automóviles. La presencia de óxidos de azufre en la atmósfera es una de las principales causas de la lluvia ácida. do sulfúrico. La concentración de SO2 en los gases de escape depende del contenido total de azufre en el combustible. A nivel mundial la concentración máxima de azufre permitida en los combustibles ha sido modificada gradualmente, de tal manera que los combustibles de última generación contienen menos de 0.05% de azufre. Una vez dispersado en el medio ambiente, el SO2 puede causar diversos efectos negativos. Mezclado con la lluvia, se llega a transformar en ácido sulfúrico y provoca la denominada "lluvia ácida". El viento puede facilitar que este corrosivo elemento recorra miles de kilómetros antes de precipitarse en bosques, lagos, canales y ríos. Los daños en seres vivos, en la tierra o en los edificios llegan a ser cuantiosos. La cantidad emitida no es la única variable que condiciona el efecto de este gas. La situación atmosférica favorece o dificulta su dispersión. [1]

4. Desarrollo Experimental 4.1.

Materiales y Reactivos [11]

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Muestra de gasolina (5 a 10 ml)

4.2.

Equipo [11]

Espectrómetro Fluorescente Monocromático de longitud de onda dispersiva de Rayos X (MWDXRF) equipado para la detección de rayos x en 0,5373 nm. Cualquier espectrómetro de este tipo se puede utilizar si incluye las siguientes características, y la precisión.   

    

4.3.

Fuente de rayos X, capaz de producir rayos X para excitar azufre. Rayo incidente monocromador, capaz de centrarse y seleccionar una sola longitud de onda de rayos X característicos d la fuente en la muestra Trayectoria Óptica, diseñada para reducir al mínimo la absorción a lo largo de la trayectoria de la excitación y viga fluorescentes usando un vacío o una atmósfera de helio. Se recomienda un vacío de Canal fijo monocromador Detector Analizador Monocanal Celda o copa Película transparente de Rayos x, para contener y soportar el espécimen de prueba en la celda de muestra

Procedimiento Experimental [11]

1.-Se caliba y se enciende el equipo, se ingresa la contraseña. Se añaden los datos de grupo

2.-Colocar la muestra de gasolina (5 ml) en la celda de muestra hasta el aforo.

3.-Se cargar la celda de muestra que contiene la muestr¿a de gasolina en el haz de rayos X

6.-Se apaga el equipo y se obtiene el contenido se azufre en ppm

5.- Se cierra la cubierta del equipo. El equipo nos dará los resultados en pantalla de 3 a 5 minutos aproximadamente

4.- Cuando se coloca la celda en el equipo, se sumerge la celda con el dedo, para colocarla bien

5. Resultados Experimentales

Figura 5. Fotografía del equipo Sindie Sulfure Analizer, donde se observan los resultados obtenidos en la experimentación Contenido de Azufre elemental en Gasolina: 11.13 PPM en 5 ml

6. Análisis de Resultados. La gasolina analizada contiene 11,13 PPM o 11.13 mg/Kg, comparando con los valores permitidos en la NOM 016 CRE 2016, la gasolina tiene un promedio de 30 mg/Kg y un máximo de 80 mg/Kg, estos valores son para todo el país. Con los calores obtenidos, nos damos cuenta de que la gasolina se encuentra dentro de los valores permitidos del control de calidad, esto para el contenido de azufre total. Para el contenido de azufre mercaptánico el contenido máximo de este es de 20 mg/Kg, si fuera el caso, también, se encontraría la muestra dentro de los parámetros establecidos. En los productos ligeros hay una menor cantidad de azufre [6]

7. Cuestionario 7.1.

Mencione que es el azufre

El azufre es un elemento químico de color amarillo verdoso, de olor característico y sólido a temperatura ambiente. Su obtención puede hacerse mediante extracción de minas naturales localizadas en zonas volcánicas o a partir de procesos petroquímicos. Se obtiene a través de la oxidación catalítica del sulfuro de hidrógeno (H2S) proveniente de los gases que producen las plantas de ruptura catalítica o hidrotratamiento. El azufre conseguido por esta vía es de alta pureza. [2]

7.2.

Mencione la importancia de la determinación del azufre en los combustibles

La determinación del azufre en el crudo es importante por la complejidad y porque los costos de operación en refinerías se incrementan proporcionalmente con el incremento del contenido de azufre en el crudo. Es importante, además, ya que, los compuestos de azufre,

como el Dióxido de Azufre, son contaminantes al medio ambiente, por lo que se debe tener un control en la cantidad de este en combustibles. Además, el contenido de azufre provoca corrosión en tuberías. Es un control de calidad para el petróleo crudo y sus derivados, en la Ciudad de México, por el tamaño del parque vehicular y la cantidad de personas que viven en ella, la cantidad de compuestos de azufre en combustibles es mas exigente. Un ejemplo es el Diesel, que en la Ciudad de México es 15 ppm su contenido y para el resto del país es de 500 ppm. [6]

7.3.

Mencione 10 compuestos de azufre y escriba su fórmula química

Compuestos de azufre en petróleo crudo y productos [4,5]

Ácido Sulfhídrico

Tiofenol

Tetrahidrotiofeno

Dibenzotiofeno

Dióxido de azufre

Disulfuros

Dimetilsulfuro

Tiofeno

Tioles alquílicos

Sulfuros cíclicos

Benzotiofeno

Benzo (b) nafto(2,3-d) tiofeno

7.4.

Describa 2 problemas ambientales que pueden ocasionar los compuestos de azufre



El dióxido de azufre que emiten las gasolinas contamina el aire causando en los seres humanos problemas de salud como, por ejemplo: Dificultada para respirar, Inflamación de las vías respiratorias, Opacamiento de la córnea. Cuando el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno se acumulan en el aire pueden alcanzar altos niveles de concentración en contacto con el agua, el oxígeno y otras sustancias químicas, causando una forma de contaminación ambiental que conocemos como lluvia ácida



7.5.

Mencione dos método diferentes para medir la cantidad de azufre en los combustibles 1. ASTM D5453-16e1 Método de prueba estándar para la determinación de azufre total en hidrocarburos ligeros, combustibles para motor de ignición por chispa, combustibles para motor Diesel y aceites para motor mediante fluorescencia ultravioleta [7] 2. ASTM D2622- 16 Método de prueba estándar para determinación de azufre en productos derivados del petróleo mediante espetrofluorimetría de rayos x por dispersión de longitud de onda [8] 3. ASTM D7220 -12 Método de prueba estándar para azufre en automóviles, calefacción y combustibles de aviación mediante espectrometría de fluorescencia de rayos x de energía monocromática dispersa [9] 4. Conclusiones

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Con respecto a los resultados obtenidos, se ha cumplido los objetivos establecidos, obteniendo resultados que cumplen con los parámetros de la NOM 016 CRE 2016. Teniendo un contenido de 11.13 PPM que es lo mismo a 11.13 mg/Kg. Los productos con mayor cantidad de azufre son los destilados intermedios, como el diésel, su cantidad de azufre permita es de 15 ppm en la Ciudad de México y para el resto del país puede llegar a 500 PPM Para obtener resultados precisos es necesario cumplir con los procedimientos de calibración y medición de la muestra, ya que los resultados pueden variar con estas condiciones. La gasolina analizada se necesitó estar a condiciones frías, para que no se llegara a evaporar, ya que esto afectaría la medición, rompiendo la película colocada en la celda.

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Es necesario el uso de guantes, ya que posibles manchas de grasa en las manos, influiría en el resultado del contenido de azufre. A medida que las regulaciones sobre el impacto ambiental de los productos derivados del petróleo como los combustibles y los lubricantes se vuelven cada vez más estrictas, aumenta la necesidad de un análisis químico preciso y rápido por lo que la ASTM D7039 resulta ser un método, fácil, rápido, práctico, y sobre todo preciso, que no necesita la combustión o destrucción del producto para realizar el análisis. Sin embargo, el equipo es muy costoso. Además, el método ASTM d7039 nos proporciona resultados confiables, determina el contenido de azufre a través del área bajo la curva de los espectros que se forman entre la intensidad emitida por los elementos de la muestra y la energía generada. Es importante conocer y determinar el contenido de azufre en el petróleo crudo y en sus productos, ya que es un control de calidad, aumenta la eficiencia de los combustibles, evita daños a motores, equipos de refinación y daños a tuberías. También provocan daños al medio ambiente y a la salud de las personas, por lo que su contenido debe ser el mínimo posible. El alto contenido de azufre en gasolinas produce desgastes corrosivo en pistones, camisas de cilindros y válvulas de escape. Un bajo contenido proporciona menores emisiones de SO2

5. Bibliografía 1. Ing. Blas Palacios. (2005). Implementación del método de análisis para la determinación del contenido de azufre por espectroscopia de fluorescencia de rayos x en las matrices de diésel y queroseno. Tesis para obtener título en Maestría. Universidad Central Del Ecuador. Facultad De Ciencias Químicas 2. PEMEX. (2018). Azufre. 05/11/2018, de PEMEX Sitio web: 2. http://www.pemex.com/comercializacion/productos/Paginas/gas/azufre.aspx 3. James H. Gary. Glenn E. Handwerk (2003) Refino del Petróleo. Editorial Reverté, S.A. México. 4. J.G Speight, The chemistry and Technology of Petroleum, Third edition, Marcel Dekker, Inc. 1999 5. M.R. Gray, Upgrading Petroleum Residues and Heavy Oils, Marcel Dekker, INc, 1994 6. NOM-016-CRE-2016. Especificaciones de calidad de los petrolífero 7. American Society for Testing and Materials. ASTM D5453-16e1: Método de prueba estándar para la determinación de azufre total en hidrocarburos ligeros, combustibles para motor de ignicion por chispa, combustibles para motor diesel y aceites para motor mediante fluorescencia ultravioleta. ASTM International, West Conshohocken, PA, 2016 8. American Society for Testing and Materials. ASTM D2622- 16: Método de prueba estándar para determinación de azufre en productos derivados del petróleo mediante espetrofluorimetría de rayos x por dispersión de longitud de onda. ASTM International, West Conshohocken, PA, 2016

9. American Society for Testing and Materials. ASTM D7220 -12: Método de prueba estándar para azufre en automóviles, calefacción y combustibles de aviación mediante espectrometría de fluorescencia de rayos x de energía monocromática dispersaASTM International, West Conshohocken, PA, 2017 10. American Society for Testing and Materials. ASTM D-4294: Método de prueba estándar para determinación de azufre en petróleo y productos derivados del petróleo mediante espectrofluorimetría de rayos X por dispersión de energía. ASTM International, West Conshohocken, PA,2016 11. American Society for Testing and Materials. ASTM D7039: Método de prueba estándar para azufre en gasolina, combustible Diesel, combustible de avión, querosina, biodiesel, mezclas de biodiesel y mezclas de etanol y gasolina mediante espectrometría de fluorescencia de rayos X monocromática dispersiva de longitud de onda. ASTM International, West Conshohocken, PA,2015 12. XOS. (2018). Equipo Sindie 7039. (05/11/2018) Sitio web: https://www.xos.com/sulfurbenchtop/sindie7039/family?productCategoryId=535 96617570 13. Kraus, Richard S. (1998). Petróleo y Gas Natural. Enciclopedia de salud y seguridad en el trabajo. Barcelona, España, Chantal Dufresne. 14. Parkash Surinder. (2002). Refining Process Handbook, Elsevier.

6.

Anexos

Figura 6. Equipo utilizado en la ASTM D-7039. Sindie Analizador de Sulfuro Sindie 7039 cumple con los métodos ASTM D7039 e ISO 20884, y permite pruebas rápidas de lotes de 0,15 a 3000 ppm para muestras de combustible de azufre en terminales de oleoductos, refinerías y laboratorios de prueba. Esta unidad es compacta y se adapta a cualquier mesa de laboratorio con un diseño robusto y fácil de usar que requiere un mantenimiento mínimo. Sindie 7039 ofrece muchas ventajas sobre las tecnologías de la competencia: tiene una relación señal / ruido excepcional y no requiere gases consumibles ni operaciones a altas temperaturas [12]

7.6.

Investigar la calidad del diésel y gasolina que se utiliza en la zona metropolitana de la CDMX

Datos:    

Densidad gasolina: 730 Kg/m3 Mm de azufre: 35.065 Densidad del diésel: 840 Kg/m3 Mm de SO2: 64.065

Masas: M=densidad*volumen Masa de gasolina= 446532.282 m3*730 Kg/m3= 325968565.86 Kg Masa de diésel= 89676.962 m3*840 Kg/m3= 75328648.08 Kg 7.7.

Investigar la cantidad de azufre permitida en el diésel y gasolina en la ZMVM

Gasolina: 20 PPM Diésel: 15 PPM Gasolina= 325968565.86 Kg*20 mg/Kg= 6519.3713172 Kg Diésel=75328648.08 Kg*15 mg/Kg = 1129.9297212 Kg 7.8.

Investigar como funciona una planta hidro desulfuradora (condiciones de operación, catalizadores y reacciones químicas)

El proceso de hidrodesulfuración se practica extensivamente en la refinación comercial del petróleo, con el objeto de eliminar los compuestos de azufre, oxígeno, nitrógeno, cloro, algunos metales, así como la saturación de olefinas, diolefinas y aromáticos. La hidrodesulfuración es uno de los procesos más importantes dentro de la industria de la refinación del petróleo, cuyo propósito es reducir contaminantes en las fracciones de destilados de petróleo crudo. Al remover el azufre contenido en los hidrocarburos se evitan problemas de:  Corrosión del equipo de proceso.  Disminución de la calidad del producto terminado.  Envenenamiento de los catalizadores del proceso de reforma catalítica. Evolución del proceso de hidrodesulfuración por el manejo de tipo de crudo 20  Contaminación atmosférica cuando se emplean como combustibles ya que puede ser el origen de lluvia ácida. [13]

Hidrodesulfuración catalítica En este proceso la carga se desairea, se mezcla con hidrógeno, se precalienta y se hace pasar a alta presión por un reactor catalítico de lecho fijo. El hidrógeno se separa y recicla y el producto se estabiliza en una columna de destilación primaria donde se eliminan los residuos ligeros. Durante este proceso, los compuestos de azufre y nitrógeno que hay en la carga se convierten en ácido sulfhídrico (H2S) y amoníaco (NH3). El ácido sulfhídrico y el amoníaco residuales se eliminan por separación al vapor, mediante un separador combinado de alta y baja presión o por medio de un lavado con aminas que recupera el ácido sulfhídrico en una corriente altamente concentrada, apta para conversión en azufre elemental. [13] Hidrodesulfuración de naftas El objetivo principal dela hidrodesulfuración de naftas es acondicionar la carga a las unidades de Reforming, Catalítico e Isomerización. La remoción de metales, junto con la eliminación de azufre, oxígeno y nitrógeno es necesaria debido a que estos son venenos para los catalizadores. Es un proceso donde se hace reaccionar hidrógeno con hidrocarburos insaturados (olefinas y aromáticos) transformándolos en saturados (parafinicos y nafténicos). Además el hidrógeno reacciona con compuestos de azufre, nitrógeno y oxigenados transformándolos en ácido sulfhídrico (SH2), amoniaco (NH3) y agua (H2O). La carga está constituida por naftas pesadas de destilación primaria (Topping) y naftas pesadas de las Unidades de Coque. Luego de ser calentada, la carga pasa por un sistema de reacción donde el hidrocarburo toma contacto con el hidrógeno en presencia de un catalizador. La corriente de salida del sistema de reacción pasa por un separador de alta presión donde se separa el hidrógeno que no reaccionó junto con parte del sulfhídrico y amoníaco formado, luego la corriente pasa a una torre estabilizadora donde se elimina una pequeña cantidad de gases por la parte superior. Por el fondo sale nafta hidrotratada. [13] Reacciones de hidrodesulfuración Las principales reacciones que se llevan a cabo en las unidades de hidrodesulfuración a través del catalizador son [14]: 

Desmetalización (Remoción de Metales de la Carga)

Los metales contenidos en la alimentación de nafta son el arsénico, el plomo, cobre y en menor grado níquel, estos dañando a los catalizadores corriente abajo. Durante el proceso de hidrodesulfuración, los compuestos que contienen estos metales son destruidos y los metales quedan depositados en el catalizador. 

Saturación de Olefinas Los hidrocarburos olefínicos a alta temperatura pueden causar la formación de depósitos de coque sobre el catalizador o en los hornos. Estos se hidrocarburos



se pueden transformar fácilmente en hidrocarburos parafínicos estables con ayuda de un catalizador. Remoción de azufre

La reacción de se da en los compuestos que contienen azufre, principalmente mercaptanos, sulfuros, disulfuros, polisulfuros, y tiofenos. Siendo tiofenos son más difíciles de eliminar que la mayoría de los otros tipos de azufre. 

Remoción de nitrógeno

Los compuestos de nitrógeno inhiben la función ácida del catalizador considerablemente. Estos se transforman en amoniaco por reacción con hidrógeno. La remoción de nitrógeno o desnitrificación como también se le conoce, es una reacción lenta y levemente exotérmica. 

Remoción de compuestos de oxígeno

La remoción de oxigeno es una reacción rápida y es completa a la temperatura normal de reacción, el oxígeno disuelto o presente en la forma de compuestos tales como fenoles o de los peróxidos se eliminan en forma de agua después de reaccionar con hidrógeno Tipo de catalizadores utilizados en hidrodesulfuración 

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Cobalto Molibdeno: Para los procesos en que la reducción de azufre es el objetivo principal se utilizará un catalizador de cobalto-molibdeno, en donde se tiene una pobre remoción de nitrógeno pero se favorece la remoción del azufre en condiciones de funcionamiento menos severas y con un consumo de hidrógeno más bajo en comparación con un catalizador Ni-Mo. Níquel Molibdeno: Los catalizadores de níquel-molibdeno tienen una actividad de hidrogenación mayor que el cobalto-molibdeno, dando como resultado, una mayor saturación de 35 Imagen de internet Evolución del proceso de hidrodesulfuración por el manejo de tipo de crudo 58 los anillos aromáticos, permitiendo una mayor eficiencia en la remoción de nitrógeno, su remoción de azufre es pobre. Níquel-Wolframio: Buena remoción de azufre, nitrógeno y favorecen el hidrocracking. [13]

Tipo de carga de los catalizadores [13] Carga Tradicional con Bolsa  Permite la carga de una cantidad limitada de catalizador  Es necesario un estricto control de la caída del catalizador para evitar su rotura.  Permite una mayor cantidad de catalizador por unidad de volumen.  Se logra una carga más uniforme que permite una mejor distribución del flujo durante la operación.  Reduce la formación de puntos calientes en el catalizador