Limpieza química y descontaminación de unidades de refinación
Limpieza química y descontaminación de unidades de refinación
Las operaciones de refinación de hidrocarburos son un
proceso continuo, sin embargo cada 3 a 5 años se deben realizar paradas de
mantenimiento de las plantas, con la finalidad de realizar inspecciones, reparaciones
y limpieza de equipos. Estos trabajos suelen tienen una duración entre 28 a 40
días. Este proceso de limpieza incluye la limpieza química de las unidades de
refinación, sobre todo las unidades de hidrotratamiento.
La limpieza química es imprescindible previa a la limpieza
mecánica, esto es debido a la formación de compuestos pirofóricos en el
interior de las unidades, que al contacto con el aire generan una reacción exotérmica
y con la presencia de compuestos orgánicos volátiles pueden conducir a la
generación de un incendio.
Entre
los compuestos químicos pirofóricos que se forman se encuentra el sulfuro
ferroso. Éste se produce por la reacción entre el ácido sulfhídrico generado en
el proceso de hidro tratamiento y el hierro de la unidad.
La
reacción se puede expresar de esta forma:
Fe2O3
(rust) + 3H2S = 2FeS + 3H2O + S
La reacción del hierro con el sulfuro de hidrógeno forma sulfuro ferroso (pirofórico) |
Un compuesto
pirofórico es aquel que puede inflamarse espontáneamente en el aire. Algunos
ejemplos son el sulfuro ferroso y los ácidos politionicos o politionatos. Los
materiales pirofóricos son a menudo reactivos frente al agua y por ello, se
inflaman cuando entren en contacto con agua o aire húmedo
Se pueden formar diferentes tipos de sulfuros de hierro,
tales como la pirita, troilita, marcasita y pirrotita.
El sulfuro de hidrógeno o ácido sulfhídrico es un ácido
débil y se disocia en agua de acuerdo a la ecuación:
|
Algunas tecnologías de limpieza utilizan compuestos
alcalinos para neutralizar el ácido sulfhídrico de acuerdo a:
H2S + OH- = S-2 + H2O
|
Sin
embargo el sulfuro de hidrógeno es un gas ácido que
puede ser neutralizado con soluciones alcalinas formando sulfuro soluble en
agua, que a la vez puede ser regenerado en un medio ácido. Por lo tanto el sulfuro constituye un pasivo
ambiental si no es oxidado a una especie no peligrosa como el sulfato.
Cuando
se exponen compuestos pirofóricos a la atmósfera el sulfuro ferroso se oxida a óxido férrico por medio del oxígeno del aire, reacción que genera calor, que en la presencia de compuestos
orgánicos volátiles puede generar incendios. La generación y liberación de dióxido de azufre (SO2) a la
atmósfera y su posterior hidrólisis en la misma produce lluvias ácidas.
Es por ello que se han
utilizado agentes oxidantes como el permanganato de potasio, peróxido de
hidrógeno, hipoclorito de sodio, etc. Estos agentes oxidantes son eficaces en
la oxidación del sulfuro de hidrógeno, sin
embargo generan subproductos contaminantes. Otro aspecto a considerar es la
posible corrosión debida a estos agentes oxidantes.
Una de las dificultades en la limpieza química es poder
llegar a todos los sitios de la unidad, algunos métodos utilizan la
recirculación o el método de cascada para hacer circular el agente oxidante. Una
forma de asegurar que se llega a todos los recodos de la unidad es por medio de
la inyección del agente oxidante en forma de vapor. Esto representa una
limitación para algunos agentes oxidantes que no pueden ser vaporizados. Se
requiere de compuestos con bajos puntos de ebullición.
Uno de los compuestos utilizados son óxidos de aminas
alquílicas https://www.environmental-expert.com/articles/chemical-cleaning-and-decontamination-of-refinery-and-petrochemical-distillation-equipment-556602/full-article
Este tipo de compuesto puede ser vaporizado, oxida el sulfuro
de hidrógeno a sulfato y forma subproductos más amigables con el ambiente.
Otro de los aspectos importantes a considerar es el
monitoreo que se debe realizar, durante el proceso de descontaminación, de los
gases peligrosos. En la siguiente gráfica se muestra la variación de la
concentración en el tiempo de algunos de los parámetros medidos.
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