Proceso Claus

El proceso Claus representa la tecnología de referencia para extraer azufre elemental de corrientes gaseosas con alta concentración de sulfuro de hidrógeno (H2S). El fundamento se basa en una oxidación parcial controlada: una fracción del H2S se transforma en dióxido de azufre (SO2) mediante combustión, para que posteriormente este SO2 reaccione con el H2S remanente sobre un catalizador y genere azufre que se condensa. La combinación de la unidad Claus con un tratamiento aguas abajo de los gases residuales permite alcanzar tasas de recuperación que oscilan entre el 98,66 % y el 99,99 %^[1].

Ámbitos de aplicación

El proceso Claus se emplea de manera generalizada cuando los flujos industriales contienen H2S en cantidad apreciable. Constituye el método estándar en la refinación de petróleo y el tratamiento de gas natural ácido (sour gas), donde los volúmenes procesados superan ampliamente los del sector de fertilizantes. En el ámbito del amoniaco, se integra particularmente en las unidades de oxidación parcial de residuos pesados o hulla. El azufre presente en la alimentación —que puede alcanzar hasta un 7 % de la misma— aparece como H2S en el gas crudo procedente del gasificador^[2]. Tras el enfriamiento y la recuperación de calor, un lavado con metanol refrigerado permite separar una fracción CO2/H2S destinada al tratamiento Claus^[2]. Según las referencias sobre las mejores técnicas disponibles para la producción de amoniaco por oxidación parcial, entre el 87 % y el 95 % del azufre contenido en la alimentación del gasificador se recupera en la unidad Claus^[3]. El azufre obtenido puede abastecer unidades de fabricación de ácido sulfúrico^[4].

Variantes de proceso y catálisis

Dos configuraciones principales coexisten para la purificación del gas de síntesis. En la vía clásica, el H2S se elimina antes de la conversión de shift mediante absorción selectiva, para ser tratado posteriormente en la unidad Claus^[2][5]. En una alternativa, el gas crudo pasa directamente a la conversión de shift sin depuración previa del azufre; el H2S se elimina entonces después de esta etapa, conjuntamente con el CO2 formado durante la conversión^[2]. Durante la regeneración del solvente cargado, se obtienen dos fracciones diferenciadas: una fracción de CO2 puro, utilizable para la fabricación de urea u otros productos, y una fracción con H2S/CO2 que se dirige hacia la unidad Claus^[2]. Esta segunda vía emplea catalizadores de shift de cobalto y molibdeno, tolerantes a compuestos sulfurados, cuya actividad se desarrolla en un intervalo térmico amplio. Para estos catalizadores, la presencia de azufre en el gas no constituye una desventaja sino un requisito indispensable para su rendimiento^[2].

Rendimientos energéticos y ambientales

Las unidades Claus requieren un sistema de reducción de emisiones de SO2 aguas abajo del reactor catalítico^[2]. El tratamiento de gases de cola (tail gas treatment) constituye la etapa adicional que permite extraer el azufre remanente tras el proceso principal, de donde derivan los elevados rendimientos citados^[1].

En el plano energético, las instalaciones de oxidación parcial equipadas con unidad Claus registran un consumo específico de 38,7 GJ (PCI) por tonelada de amoniaco producido^[6]. Esta vía de producción, más demandante energéticamente que el reformado con vapor, permanece relevante para cargas carbonadas pesadas o carbón.

El azufre comercial recuperado por vía Claus se suministra a las unidades de ácido sulfúrico preferentemente en estado líquido, o en estado sólido a temperaturas de 140 a 150 °C; puede ser necesaria una filtración previa a la combustión^[7].