Purificación del hidrógeno mediante una planta de hyco en una refinería.


El suministro de hidrógeno de alta pureza es crítico para muchas aplicaciones industriales donde las impurezas deterioran los rendimientos.

La purificación de hidrógeno se requiere para:

  • Producción química.
  • Refino de metales.
  • Refino de petróleo.
  • Procesamiento de alimentos.
  • Fabricación de semiconductores.

Las refinerías usan gas hidrógeno en su proceso de hidrocraqueo, de-aromatización o desulfuración.
La recuperación y purificación de hidrógeno puro se puede realizar de diferentes corrientes ricas en hidrógeno, tales como gases de síntesis de reformado de vapor de gas natural o procesos de gasificación.
El requisito de pureza del H2 es de hasta un 99,9999% en moles y se consigue con un proceso de purificación exigente.


Proceso.

Como su nombre indica, las plantas de HyCO producen grandes cantidades de hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO).
En este caso, el proceso HyCO se alimenta con Gas Natural y Vapor (Fig. 1).

Fig. 1 Diagrama de proceso de la planta HYCO

Es una planta de producción de hidrógeno que utiliza gas natural como materia prima. El gas natural reacciona con vapor de agua en el reformador primario a una alta temperatura y presión, obteniéndose un gas de síntesis, que es una mezcla principalmente de H2 y CO.

Reacción 1: CH4 + H2O ↔ 3H2 + CO

El gas de salida es rico en hidrógeno pero contiene una cierta proporción de monóxido de carbono. En otro reactor se convierte el CO, en hidrógeno adicional mediante reacción con vapor.

Reacción 2: CO + H2O ↔ H2 + CO2

El gas resultante tiene un contenido elevado de hidrógeno, junto a dióxido de carbono.

El CO2 es un subproducto que necesita ser eliminado del proceso. Esto se debe a su alto punto de congelación, que podría obstruir los procesos de separación en el refrigerador.

Para eliminar el CO2, se hace mediante la absorción con una solución de aminas. Luego se pasa por un secador, para extraer la humedad, así como algo de CO2 que haya quedado del proceso anterior. El refrigerador nos permitirá separar el H2 y el CO. El CO pasa por 3 columnas en el refrigerador de destilación antes de que sea un producto puro.

El hidrógeno separado se purifica a continuación en una unidad PSA (Pressure Swing Adsorption). El PSA es la parte del proceso que se encarga de purificar el H2 para poder enviarlo a la red de H2 de la refinería. Después de la unidad PSA es importante conocer la pureza del Hidrógeno, y esto puede realizarse mediante el analizador de gases modelo LaserGas II MP.

Datos típicos del proceso:
Medida CO y CH4 en H2 puro
Solución extractiva,
Rango CO: 0-10 ppm
Rango CH4: 0-20 ppm


Motivos.

La contaminación del H2 debe ser detectada. Las razones son las siguientes:
• Entregar al cliente Hidrógeno de alta calidad.
• Proteger los procesos del cliente que utiliza el hidrógeno
• Optimizar la durabilidad del absorber de la planta HYCO tanto como sea posible, para reducción de costes
• Realizar el cambio de Absorber sólo cuando los valores límites se han alcanzado
• Aumento de la eficiencia de la planta
• Ahorro de energía


Solución propuesta por MATELCO.

Un Analizador de gases LaserGas II MP de la firma noruega NEO Monitors, que mide el CO y CH4 simultáneamente en hidrógeno en rangos muy bajos (ppb).
Principio de medida: Láser (TDLAS) espectroscopia de línea simple
La estabilidad del cero permite niveles de alarma bajos y minimiza el riesgo de paradas de planta por falsas alarmas.
Usando este analizador de gases los costes de mantenimiento se reducen significativamente.


Ventajas del analizador:

  • Medida de gases a nivel de trazas (ppb), de modo extractivo, en un entorno controlado
  • Medida en tiempo real altamente fiable
  • Reducción de emisiones al medio ambiente
  • Fácil de instalar y operar
  • Optimización del proceso reduciendo los costes de operación
  • Ahorro energético
  • Tiempo de respuesta en segundos (2 a 10 dependiendo del caudal)
  • Sin interferencia del resto de gases de la muestra
  • Sin deriva del cero
  • Mínimos costes de mantenimiento y funcionamiento
  • Certificado ATEX

Si necesita resolver cualquier duda o consulta que pueda tener sobre el analizador de gases, solo tiene que enviarnos un e-mail desde la sección contacto y uno de nuestros expertos contactará con usted lo antes posible.