Characterization of ecuadorian ferruginous and titaniferous sands for hydrogen sulfide capture

Abstract

La extracción de petróleo y gas natural realizada por la industria de hidrocarburos libera gases ácidos; entre ellos: sulfuro de hidrógeno (H2S), metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2). El H2S es un gas tóxico, corrosivo e inflamable. A altas concentraciones, este gas puede causar serios problemas de salud, e incluso la muerte. Por esta razón, se han diseñado varios métodos para atrapar H2S, entre ellos, la reacción de adsorción en lechos sólidos. Uno de los métodos más utilizados para la eliminación de H2S es el uso de SulfaTreat®, una arena sintética ecológica compuesta de óxido de hierro. Ecuador es un país rico en recursos mineralógicos. Las arenas negras, compuestas por minerales ferruginosos y titaníferos, muestran un alto contenido de óxidos de hierro y titanio. En este trabajo, se tomaron trece muestras de arena de diferentes áreas de Ecuador las cuales se secaron, etiquetaron y almacenaron para su posterior análisis y caracterización física y química. La caracterización de estas arenas se llevó a cabo mediante varios métodos: dispersión de luz dinámica (DLS), espectrofotometría de absorción atómica (AAS), espectroscopía de dispersión de energía (EDS) y difracción de rayos-X (XRD). El análisis XRD reveló que la mayoría de las muestras de arena presentan óxidos de silicio como: fases minerales de cuarzo, feldespatos, piroxenos y anfíboles. El análisis de DLS indicó que las muestras SXQ-102 y SYA-104 tienen un área superficial más grande, lo que reveló la alta capacidad de adsorción de estas arenas y su capacidad como buenos candidatos para la reactividad con H2S para fines de endulzamiento de gas natural. El análisis AAS reveló que las muestras de arena SXQ-102 y SYA-104 tienen un elevado porcentaje de hierro: 17.9 ± 0.7% y 13.2 ± 0.7%, respectivamente. El análisis semi-cuantitativo de EDS evidenció que las muestras de arena con el mayor porcentaje de óxidos de hierro y titanio en su composición son SXQ-102 y SYA-104, con 11.84 % Fe y 1.42 % Ti, y 6.91 % Fe y 1.25 % Ti, respectivamente. Las muestras con elevados porcentajes de hierro fueron enriquecidas magnéticamente, caracterizadas y reaccionadas con sulfuro de hidrógeno. Las arenas reaccionadas se caracterizaron por pruebas de pH, y las técnicas EDS y DRX mostrando claramente la absorción de azufre en las muestras. Después del análisis elemental EDS aparecieron azufre (S) y cloro (Cl), mientras que, el análisis DRX indicó la presencia de sulfuros de hierro y titanio, lo que confirma la reactividad de estas arenas con el H2S (g).