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Por Mike Henneke em 18 de outubro de 2004
shell claus off gas treater

Refinarias que processam óleos brutos com alto teor de enxofre produzem quantidades significativas de sulfeto de hidrogênio (H2S) por produto, também chamado gás ácido. Este gás é freqüentemente processado em uma Unidade de Recuperação de Enxofre Claus (SRU).

O processo Claus converte gás ácido (H2S) em enxofre elementar em um processo de combustão pobre em oxigênio e depois o enxofre líquido do condensador passa através de uma perna de vedação para um poço coberto do qual é bombeado para caminhões ou vagões ferroviários para envio aos usuários finais. Aproximadamente 65 a 70 por cento do enxofre é recuperado. O Processo SCOT (Shell Claus Off-gas Treating Process) foi desenvolvido pela Shell, e introduzido no início dos anos setenta como um processo atraente para melhorar a eficiência de uma unidade de recuperação de enxofre Claus. O processo consiste em quatro processos de combustão (bem como reatores catalíticos que não são discutidos aqui):
1. Forno de reação
2. Reaquecedor em linha
3. Gerador de gás redutor
4. Incinerador de gás de cauda

A análise CFD discutida neste artigo considera apenas o segundo processo, o reaquecedor em linha. O reaquecedor em linha aquece o gás ácido misturando-o com produtos de combustão redutores de calor. Uma consideração importante no projeto é que os produtos de combustão que estão sendo misturados estão reduzindo. Se o escorregamento de O2 (O2 não queimado) estiver disponível para misturar com o gás ácido, o H2S pode ser oxidado em compostos indesejáveis (por exemplo, SO3, SO4, H2SO4) que podem atacar os refratários e danificar o meio ambiente.


Conclusões

Este documento apresentou a análise CFD da seção de reaquecedor em linha de um sistema SCOT. A presente análise indicou que a mistura na zona do queimador próximo é muito boa e que o transporte de O2 não está previsto para ocorrer. A análise da composição química no reator utilizando o código de equilíbrio termodinâmico CET89 facilitou a previsão de frações moles de acetileno de equilíbrio em locais que atravessam o vaso. Estas frações moles indicam que a formação de fuligem não ocorrerá na zona de combustão ou na zona de mistura de gás de cauda da SRU.

O uso da análise CFD durante a fase de projeto de sistemas de combustão industrial pode reduzir significativamente a probabilidade de problemas na partida e operação. Neste caso, problemas como chamas longas ou produção de fuligem no forno seriam muito caros de reparar porque a unidade está em operação contínua. O funcionamento do sistema foi testado através dos seguintes casos de desempenho. Os dados desses casos também foram comparados com medições experimentais (tanto a queda de pressão medida em várias porções do reator quanto a observação visual da formação de fuligem). Com base nessas comparações, o reator foi construído e instalado e está operando com sucesso, como esperado.

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