Una investigación en Houston, TX, demostró la remoción completa de H₂S del gas natural con ROS de DZ 9966, un nuevo compuesto de oxicloruro mineral que genera especies reactivas de oxígeno (ROS). El enfoque de lavado húmedo de nueva generación aprovecha los radicales hidroxilo para eliminar el H₂S de las corrientes de gas a una fracción del costo de las tecnologías de la competencia.
El estudio
La investigación trató gas natural con 2,000 mg/L de H₂S y 5% de CO₂. Las ROS de DZ 9966 eliminaron por completo el H₂S y produjeron un residuo inerte de sulfato.
Hallazgos técnicos
El producto elevó el potencial de óxido-reducción de −150 mV a +100 mV y removió por completo el H₂S. El tratamiento mantiene su eficacia dentro de un rango de control de +100 mV a +300 mV.
Comparación del potencial de oxidación
El radical hidroxilo (OH•) tiene un potencial de 2.80 V, solo por debajo del flúor, con 3.06 V, entre los oxidantes listados. Este alto potencial de oxidación permite una oxidación rápida del H₂S.
¿Cuánto cuesta el tratamiento?
Las ROS de DZ 9966 ofrecieron una economía notable: un costo de capital de $10,000 con $4,700 anuales de operación y mantenimiento, lo que da $0.0040 por libra de H₂S removida, frente a tecnologías de la competencia que van de $0.24 a $148.41 por libra.
Las ROS de DZ 9966 removieron H₂S a $0.0040 por libra, frente a $0.24 a $148.41 de las tecnologías de la competencia.
¿Es una tecnología verde más segura?
DZ 9966 no es inflamable ni combustible, lo que lo convierte en una tecnología verde muy adecuada para aplicaciones petroleras, de biogás e industriales.
¿Por qué es tan caro el sulfuro de hidrógeno?
El sulfuro de hidrógeno es corrosivo, tóxico y detectable por su olor muy por debajo de la concentración en la que se vuelve peligroso. En una corriente de gas ataca el equipo aguas abajo, envenena catalizadores y deja a una instalación del lado equivocado tanto de los límites de los permisos de emisiones como de las quejas de los vecinos. Cada una de las soluciones convencionales tiene su costo. La esponja de hierro y otros secuestrantes sólidos son baratos de instalar y caros de cambiar, y traen consigo un problema de disposición del medio gastado. Los secuestrantes líquidos de triazina son eficaces pero consumibles, y generan sólidos de ditiazina que ensucian justo el equipo que debían proteger. Los sistemas de aminas y los lavadores biológicos funcionan bien a gran escala, pero implican costo de capital, espacio y atención del operador que un sitio mediano no puede justificar.
El lavado cáustico es la comparación convencional más cercana a lo que aquí se describe, y ilustra la diferencia. La sosa cáustica absorbe el H₂S pero no lo oxida, de modo que el sulfuro simplemente pasa al licor del lavador y hay que resolverlo ahí. Un licor de lavado oxidante convierte el sulfuro en sulfato dentro de la torre y el problema sale como una sal inerte.
¿Qué ocurre químicamente en la torre?
DZ 9966 es un oxicloruro mineral que genera una familia de especies reactivas de oxígeno —superóxido, radical hidroxilo, oxígeno singlete, hidroperoxilo y peróxido— con un potencial de oxidación de 2.8–2.9 V. Solo el flúor, con 3.06 V, es más alto.
| Oxidante | Potencial de oxidación (V) |
|---|---|
| Flúor | 3.06 |
| Oxicloruro mineral DZ 9966 | 2.8–2.9 |
| Radical hidroxilo | 2.80 |
| Ozono | 2.07 |
| Dióxido de cloro | 1.57 |
| Cloro gas | 1.36 |
| Hipoclorito de sodio | 0.94 |
El sulfuro se oxida hasta sulfato, que es inerte, soluble en agua y no causa problemas en la purga. No hay una etapa de taponamiento por azufre elemental ni ditiazina que retirar del empaque. Como la reacción la impulsa el potencial de oxidación y no un secuestro estequiométrico, el licor sigue trabajando mientras se mantenga el punto de ajuste.
Control y dosificación
La variable de control es el potencial de óxido-reducción del licor del lavador. Un licor agrio sin tratar suele estar alrededor de −150 mV. Llevarlo a +100 mV eliminó por completo el H₂S en el trabajo de Houston, y el tratamiento mantiene su eficacia en una banda de control de +100 a +300 mV. Operar muy por encima de esa banda desperdicia producto sin mejorar la remoción, y ese es el argumento práctico a favor de un controlador de ORP en lugar de una tasa de alimentación fija.
| Aplicación | ORP objetivo |
|---|---|
| Control de H₂S en lavadores húmedos (scrubbers) | +100 a +300 mV |
| Control de olores y sulfuros en aguas residuales | 200–400 mV |
| Torres de enfriamiento (biofilm y MIC) | 400–500 mV |
| Destrucción de biofilm / EPS | 600–800 mV |
La regla práctica de dosificación para sulfuro es de aproximadamente 1 mg/L de DZ 9966 por cada 2.0 mg/L de H₂S, con una ventana efectiva de pH de 4–9. Instalarlo en una torre empacada existente requiere una bomba dosificadora, un tanque de almacenamiento y, opcionalmente, un controlador de ORP: normalmente menos de 30 minutos de trabajo, porque la torre, la bomba de recirculación y el empaque ya están ahí. Esa es la razón principal por la que la cifra de capital de este estudio es de $10,000 y no la de una modernización de siete cifras.
¿Dónde se aplica esto?
La misma química y la misma banda de control se aplican en cualquier parte donde una corriente de gas agrio se encuentre con un lavador húmedo: acondicionamiento de gas natural y producción de petróleo y gas, depuración de biogás y de gas de digestor, control de olores en plantas de aprovechamiento de subproductos animales y de procesamiento de alimentos, venteos de pretratamiento y de cárcamos de bombeo en plantas de aguas residuales municipales, y el gas de escape con sulfuros de curtidurías y operaciones de celulosa. En servicio de aguas producidas y de fondo de pozo, esa misma química de oxidación es la que impulsa el control de parafina y el trabajo con sulfuro de hierro reportado en la biblioteca de investigación de petróleo y gas.
DZ 9966 no es inflamable ni combustible, lo que importa en un área clasificada, y tiene registro EPA FIFRA como biocida y alguicida. La misma química de oxicloruro mineral está certificada según NSF/ANSI/CAN 60 para tratamiento de agua potable, tanto como DZ 9966 como DZ 9450, a una dosis máxima de 84 mg/L. La documentación completa está en la biblioteca de documentos, y el caso de estudio del lavador de H₂S detalla los resultados de campo.
Preguntas frecuentes
¿Cuánto H₂S puede remover un lavador húmedo con DZ 9966?
Se logró una remoción completa a la concentración probada. La investigación de Houston, Texas, trató gas natural con 2,000 mg/L de H₂S y 5% de CO₂ y eliminó por completo el H₂S, con un residuo inerte de sulfato. DZ 9966 es un compuesto de oxicloruro mineral que genera especies reactivas de oxígeno, y los radicales hidroxilo que produce oxidan el sulfuro con la rapidez suficiente para sacarlo de la corriente de gas a su paso por el lavador.
¿A qué ORP debe operar el licor del lavador?
Entre 100 y 300 mV positivos. El licor agrio sin tratar suele estar cerca de 150 mV negativos; llevarlo a 100 mV positivos eliminó el H₂S en el estudio, y el tratamiento sigue siendo eficaz a lo largo de esa banda de control. Operar muy por encima de la banda desperdicia producto sin mejorar la remoción. El potencial de óxido-reducción se mide en milivolts y refleja el poder oxidante realmente presente en el licor, lo que lo convierte en un punto de ajuste práctico para controlar la tasa de alimentación.
¿Cómo se compara el costo con el de otras tecnologías para H₂S?
El estudio registró $10,000 de costo de capital y $4,700 anuales de operación y mantenimiento, lo que da $0.0040 por libra de H₂S removida. Las tecnologías de la competencia en la misma comparación fueron de $0.24 a $148.41 por libra. Esas cifras combinan el capital instalado con el gasto anual de operación y mantenimiento, y no solo el precio del químico, así que describen el costo de operar todo el programa de lavado y no únicamente el reactivo.
¿Cuál es el producto de la reacción y qué pasa con él?
El sulfuro se oxida hasta sulfato, que es inerte, soluble en agua y sale con la purga del lavador. No hay taponamiento por azufre elemental ni sólidos de ditiazina como con los secuestrantes de triazina. Como el azufre termina en su forma totalmente oxidada, permanece disuelto en el licor de recirculación en lugar de precipitar como sólido, de modo que el empaque, las boquillas de aspersión y la bomba de recirculación no se ensucian con productos de reacción.
¿Se puede adaptar a un lavador existente?
Sí. La torre, la bomba de recirculación y el empaque ya están instalados, así que la adaptación consiste en una bomba dosificadora, un tanque de almacenamiento y, opcionalmente, un controlador de ORP, que normalmente se instalan en menos de 30 minutos. El equipo de absorción de gases existente hace la transferencia de masa exactamente igual que antes; solo cambia la química que circula por él. Eso mantiene bajo el capital instalado y permite que un lavador en operación haga el cambio sin rediseñar el recipiente ni sus internos.
¿Tienes un reto de agua como este?
Habla con Oxysolution sobre DZ 9966, hojas de datos de seguridad o el alcance de un programa de tratamiento para tu instalación.
