REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA. MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR. UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL RAFAEL MARÍA BARALT. PROGRAMA INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA. PROYECTO: INGENIERÍA DE GAS. CÁTEDRA: CONVERSION QUIMICA Y CATALITICA.
INTEGRANTES: MARISOL RICO CI: 17.584.450 ANNY GARCÉS CI: 18.341.881 YSBELIA CUICAS CI: 18.682.412 SILGELICA GONZÁLEZ CI: 17.545.039 VÍCTOR ROMERO CI: 18.768.393 LOS PUERTOS DE ALTAGRACIA, JULIO DEL 2008.
ESQUEMA.
INTRODUCCIÓN. 1. Amoníaco. Propiedades físico-químicas. 1.1. Seguridad en el Manejo del Producto. 1.2. Impactos Ambientales de La Producción de Amoníaco.
1.3. Efectos Nocivos en el Organismo. 1.4. Productos. Condiciones optimas para la obtención del amoniaco. 2. Procesos para la Obtención de Amoníaco. 3.1Oxidación Parcial del Oxigeno. 3.2 Hidrocarburos de Bajo Peso Molecular. Aceites Residuales de Elevado Peso Molecular. 3.4Combustibles Sólidos. 3.5Electrolisis Hídrica y Fraccionamiento del Aire. 3.6Reformación de Vapor. 3. Finalidad del Proceso para la Obtención de Amoníaco. 4. Secuencia del Proceso. 5.1Hidrodesulfuración (H.D.S). 5.2Reformación. 5.3Conversión.
5.4Lavado y Metanación. 5.5Compresión y Síntesis. 5.6Refrigeración. 5.7Recuperación. 5. Diagramas del Proceso de Amoníaco. 6.1Sistema de Compresión e Hidrodesulfuración. 6.2Sistema de Reformación y Conversión. 6.3Sistema de Lavado y Metanación. 6.4Reactivación de Monoetanolamina (MEA). 6.5Sistema de Síntesis. 6.6Sistema de Refrigeración. 6.7Sistema de Recuperación. CONCLUSIÓN. BIBLIOGRAFÍA. ANEXOS.
INTRODUCCIÓN.
El amoniaco es un compuesto químico cuya molécula consiste en un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de hidrógeno (H) de acuerdo a la fórmula NH3. Naturalmente se encuentra en estado gaseoso, no presenta colorantes es de olor muy fuerte y fatigoso, es unos de los compuestos que ayudan tanto a que la naturaleza como la industria y la población cumplan con su función. El nombre de amoníaco deriva del nombre dado a una divinidad egipcia: Amón. Los egipcios preparaban un compuesto, cloruro amónico, a partir de la orina de los animales en un templo dedicado a este Dios. Cuando se llevo a Europa mantuvo ese nombre en recuerdo de la sal de Amón. Hay dos maneras de producirlas, una por descomposición de la materia y también por procesamientos industriales. El amoníaco puede ser producido naturalmente en el suelo por bacterias, por las mismas plantas y animales en estado de descomposición y también puede producirse por desechos de animales. La mayor parte del amoníaco producido en plantas químicas es usado para fabricar abonos y para su aplicación directa como abono. Cuando el amoniaco es producido o elaborado a nivel industrial todo va a depender de la planta donde va hacer elaborado, el proceso mas usado es el HoberBosch. También tiene su riesgo, el manipular y tratar este compuesto, si este se encuentra en concentraciones muy altas en el agua, como todo nutriente, puede causar graves daños en un río o estanque, ya que el amoniaco interfiere en el transporte de oxígeno por la hemoglobina, edema pulmonar, inflamación pulmonar, daño vías respiratorias, y ojos entre otros.
MARCO TEORICO. 1. Amoníaco. El amoníaco es un gas incoloro, de olor irritante o picante, compuesto de hidrógeno y nitrógeno, de formula NH 3, muy soluble en agua. Es un producto básico en la industria química. Disuelto en agua, el amoníaco se convierte en hidróxido de amonio (NH 4OH), demarcado carácter básico y similar en su comportamiento químico a los hidróxidos de los metales alcalinos. Se encuentra en el ambiente en el aire, el suelo y el agua, y en plantas y en animales, incluso seres humanos. La exposición a niveles altos de amoníaco puede producir irritación y quemaduras serias en la piel y en la boca, la garganta, los pulmones y los ojos. La exposición a niveles muy altos puede producir la muerte. El amoníaco se ha encontrado en por lo menos 137 de los 1,647 sitios de la Lista de Prioridades Nacionales identificados por la Agencia de Protección del Medio Ambiente de EE. UU. (EPA, por sus siglas en inglés). Se produce naturalmente por descomposición de la materia orgánica
y
también
se
fabrica
industrialmente.
Se
evapora
rápidamente. Generalmente se vende en forma líquida. La cantidad de amoníaco producido industrialmente cada año es casi igual a la producida por la naturaleza. El amoníaco es producido naturalmente en el suelo por bacterias, por plantas y animales en descomposición y por desechos animales. El amoníaco es esencial para muchos procesos biológicos. La mayor parte (más del 80%) del amoníaco producido en plantas químicas es usado para fabricar abonos y para su aplicación directa como ello. El resto es usado en textiles, plásticos, explosivos, en la producción de pulpa y papel, alimentos y bebidas, productos de limpieza domésticos, refrigerantes y otros productos. También se usa en sales aromáticas.
Propiedades físico-químicas y termodinámicas del amoníaco. Temperatura de solidificación –77,7ºC. Temperatura normal de ebullición –33,4ºC. Calor latente de vaporización a 0ºC 302 Kcal/Kg.
Presión de vapor a 0ºC 4,1 atm. Temperatura crítica 132,4ºC. Presión crítica 113atm. Densidad del gas (0ºC y 1atm.) 0,7714 g/l. ΔH0GAS -45.9 KJ/mol. ΔH0LIQ. -40.2 KJ/mol. S0GAS, 1 BAR 192.77 J/mol.K
Seguridad en el Manejo del producto.
Extinción del fuego: riego de agua o niebla de agua, dióxido de carbono, espuma de alcohol, productos químicos secos.
Límite inflamable inferior: 19 % en volumen.
Límite inflamable superior: 25% en volumen.
Temperatura de autocombustión: 651 °C
Medidas de control: Utilizar una protección respiratoria adecuada como máscaras o equipos de respiración asistida. Procedimientos de trabajo seguro. Fuentes para el lavado de los ojos y duchas de seguridad en el lugar de trabajo.
1.3 Impactos y aspectos Ambientales de la Producción de Amoníaco. Al procesar el amoniaco se consume mucha energía, por lo que, es necesario su máxima recuperación y el eficiente empleo del calor liberado.
La fabricación de amoníaco es un proceso muy limpio, no existen vertidos líquidos. El amoniaco es fácilmente biodegradable las plantas lo absorben con gran facilidad eliminándolo del medio, de hecho es un nutriente muy importante para su desarrollo. Aunque concentraciones muy altas en el agua, como todo nutriente, puede causar graves daños en un río o estanque, ya que el amoniaco interfiere en el transporte de oxígeno por la hemoglobina. Es una fuente importante de nitrógeno que necesitan las plantas y los animales. Las bacterias que se encuentran en los intestinos pueden producir amoníaco.
1.4Efectos nocivos en el organismo. Inhalación
A 100 ppm irritación de garganta.
Edema pulmonar.
Inflamación pulmonar, daño vías respiratorias, y ojos.
En concentraciones elevadas puede causar la muerte pulmonar.
Contacto con la piel
El amoníaco gaseoso puede producir irritación de la piel, sobre todo si la piel se encuentra húmeda.
Se puede llegar a producir quemaduras y ampollas en la piel al cabo de unos pocos segundos de exposición con concentraciones atmosféricas superiores a 300 ppm.
Ingestión
Este compuesto es gaseoso en condiciones atmosféricas normales siendo poco probable su ingestión.
A concentraciones elevadas se produce irritación de garganta, a medida que aumenta la concentración puede llegar a producir
edema pulmonar, o producir la muerte cuando supera las 5000 ppm.
1.5 Productos. Para obtener Urea ((NH2)2C=O) y Melamina. Como reactivos químico (Ácido Nítrico, acrilonitrilo y ácido cianhídrico). Para artículos de limpieza (Vidrios, pisos, entre otros). Dióxido de Carbono. Carbonato y el Bicarbonato de Sodio. Explosivos y otros usos. Como fertilizantes (Nitrato de Amonio (NH4NO3), Sulfato de Amonio ((NH4)2SO4)). Gas criogénico por su elevado poder de vaporización.
1. Condiciones optimas para la obtención del amoniaco. Aplicando las reglas del equilibrio termodinámico, la formación de Amoníaco se ve favorecida con las siguientes condiciones:
_ Altas presiones: Dada la naturaleza de la reacción, las altas Presiones desplazan el equilibrio hacia la formación del Amoníaco. En la actualidad se trabaja a presiones entre 15 y 25 MPa abs para alimentaciones muy puras, incluso algunos Procesos trabajan a presiones menores de 5 MPa abs. Sin embargo, esto ocasiona el uso de mucho más catalizador y más Cantidad de gas recirculado no convertido.
_ Bajas temperaturas:
Por ser una reacción exotérmica la Constante de equilibrio disminuye si la temperatura aumenta, por lo que se obtendría un mayor rendimiento de amoníaco si la Reacción se llevase a cabo a la menor temperatura posible. Además sería ideal realizarla a bajas temperaturas ya que el punto de ebullición del amoníaco está alrededor de los –33,5ºC, y por consiguiente a medida de que se forma se condensaría rápidamente y se eliminaría cómodamente del sistema; el hidrógeno y el nitrógeno seguirían siendo gases a esa temperatura. Entonces la reacción se desplazaría de izquierda a derecha. Sin embargo, el nitrógeno es una molécula muy estable y no muy reactiva, por lo tanto para acelerar la reacción se utiliza un catalizador (mezcla con Fe, Mo y Al2O3), así como Una temperatura elevada (450-500oC).
2. Procesos para la Obtención de Amoníaco: 2.1.
Oxidación parcial con oxígeno.
La oxidación parcial con oxígeno es utilizada para la producción del gas de síntesis cuando se cuenta con alimentaciones pesadas como naftas. En la figura se muestra la secuencia de operaciones concernientes a este caso:
Esquema de la síntesis de amoníaco a partir de la oxidación parcial con oxígeno:
a) Destilación de aire. b) Oxidación parcial de los hidrocarburos con oxígeno. c) Remoción de carbón y recuperación de calor. d) Posible remoción de H2S y su conversión a azufre. e) Conversión catalítica de CO con vapor. f) Remoción de CO2. g) Remoción de CO con nitrógeno líquido el cual introduce el Nitrógeno enriquecido para formar la mezcla N2 + 3H2.
2.2. La
Hidrocarburos de bajo peso molecular. reformación
catalítica
al
vapor
(Steamreforming)
de
hidrocarburos de bajo peso molecular como gas natural, gases acompañantes del petróleo, gas de petróleo licuado (LGP), nafta ligera y otros gases que contienen H2 e hidrocarburos como el gas de coquería y de refinería se ha impuesto gracias a su rentabilidad. Aproximadamente el 85% de las plantas de producción del gas de síntesis del amoníaco
trabajan con este proceso altamente endotérmico, en el cual el desdoblamiento del metano tiene lugar según la siguiente fórmula aditiva:
Los hidrocarburos ligeros (de bajo peso molecular) son disociados catalíticamente en una primera etapa con vapor de agua a temperaturas entre 750°C y 800°C bajo suministro de calor (reformación primaria) y en una segunda, autotérmica, con aire a temperaturas cercanas a los 1000°C (reformación
secundaria).
Según
las
condiciones
de
equilibrio
determinadas por la presión y la temperatura se produce una mezcla de H2, CO, CO2, N, CH4 y trazas de Ar. Mediante la utilización de aire para la transformación autotérmica en la segunda fase se introduce en el sistema el nitrógeno necesario para la síntesis de amoníaco. El monóxido de carbono (CO) formado sufre acto seguido la reformación catalítica en H2 y CO2 (casi siempre en dos etapas) con vapor de agua a temperaturas entre 300°C y 450°C. Antes de la disociación catalítica hay que eliminar los compuestos de azufre, de cloro y otras sustancias que contaminan los catalizadores. Para ello se aplican procesos de depuración de gases en una o en varias etapas. Una vez que el dióxido de carbono (CO2) contenido en los gases de disociación se transforma en hidrógeno molecular tiene lugar la segregación del anhídrido carbónico. Con este objeto se aplican lavados químicos o físicos con los cuales al mismo tiempo se puede obtener una corriente de CO2 más adecuada para la síntesis de urea.
2.3.
Aceites residuales de elevado peso molecular.
Hoy en día los aceites residuales resultantes de la elaboración de los petróleos, los cuales contienen azufre y metales pesados, no deberían seguir quemándose directamente, para la protección del medio ambiente. Sin embargo pueden utilizarse para la producción de gas de síntesis del
amoníaco. Los residuos son carburados mediante oxidación parcial con oxígeno procedente de una instalación de fraccionamiento de aire, en la cual también se genera el nitrógeno necesario para la síntesis amoniacal, según la fórmula aditiva simplificada siguiente:
Mediante la transformación con vapor de agua y la segregación de las impurezas resultantes, dependiendo de la composición de la materia prima y de las condiciones del proceso, como H2S, COS, CNS, HCN, hollín y residuos metálicos, se obtiene el hidrógeno necesario para la síntesis del amoníaco.
2.4.
Combustibles sólidos.
Mediante oxidación parcial de hulla, lignito, coque, turba, etc. Con oxígeno procedente de una planta de fraccionamiento de aire, en la cual también se obtiene el nitrógeno necesario para la síntesis amoniacal, y con vapor de agua, a temperaturas superiores a 1200°C se produce un gas bruto compuesto de H2, CO, CO2 y CH4. Las impurezas contenidas en el gas bruto dependen de la composición de la materia prima y de las condiciones
de
desarrollo
del
proceso
(presión
y
temperatura),
encontrándose el azufre procedente de la materia prima prácticamente en su totalidad en forma de H2S. En las etapas de depuración y de acondicionamiento acopladas al final, se obtiene hidrógeno puro, el cual junto con el nitrógeno procedente del fraccionamiento del aire se utiliza para la síntesis de amoníaco.
2.5.
Electrólisis hídrica y fraccionamiento del aire.
Como sustancia inicial se necesita agua completamente libre de sales, la cual se obtiene en intercambiadores iónicos y en filtros de lecho combinado. La demanda eléctrica de la electrólisis es muy alta, por lo
cual solo se recurre a esta alternativa cuando se dispone de energía sobrante barata o cuando faltan otras materias primas. El nitrógeno necesario
para
la
síntesis
de
amoníaco
se
obtiene
mediante
fraccionamiento del aire. En la electrólisis se produce oxígeno de gran pureza, el cual es aplicable para muchos fines técnicos, mientras que en el fraccionamiento del aire solamente se produce una corriente de aire de salida rica en oxígeno que normalmente se expulsa a la atmósfera. En la siguiente tabla se resumen los requerimientos energéticos para la síntesis de amoníaco según el tipo de materia prima utilizada: Requerimientos energéticos para la producción de amoníaco de acuerdo con la materia prima. Proceso y materia prima
Consumo de energía (106kJ/tonNH3)
Conversión de gas natural con Vapor
33
Conversión de nafta con vapor
42
Oxidación parcial de fuel oil
44
Electrólisis del agua
130
3.6Reformación de Vapor. A continuación se explica el proceso de obtención de amoníaco teniendo como referencia el diagrama de flujo de bloques del método de reformado con vapor, describiendo el proceso del Complejo Petroquímico Ana María Campos, este método es el más empleado a nivel mundial para la producción de amoníaco.
3. Finalidad del Proceso para la Obtención de Amoníaco: El proceso tiene como finalidad la obtención de amoníaco a partir del Hidrogeno (H2) y el Nitrógeno (N2). El Hidrógeno se obtiene de la combinación del gas natural (Metano, CH4) y vapor de agua (H2O), y, en la reacción entre el Hidrógeno y otros gases combustibles que se queman con el oxigeno del aire precalentado se libera el Nitrógeno requerido para la formación del amoniaco. Todas estas reacciones químicas del proceso se realizan en reactores y hornos de reformación en presencia de agentes catalizadores especiales. El gas natural de alimentación, antes de ser utilizado en el proceso, se purifica, luego se reforma y convierte en lo que llamaremos gas de síntesis. Este gas se purifica, eliminándole por transformaciones sucesivas, los elementos no deseables considerados perjudiciales al proceso, y luego se comprime para su posterior conversión en amoníaco.
4. Secuencia del Proceso: La secuencia del proceso para la obtención de amoníaco, se podría sintetizar de la siguiente manera:
4.1.
Hidrodesulfuración (H.D.S):
Este proceso tiene como finalidad la preparación del gas natural de alimentación para la planta de amoníaco, mediante los procesos de hidrogenación
y
desulfuración,
en
reactores
especialmente
acondicionados para ello. En el proceso de hidrogenación, al gas natural de alimentación se le agrega una pequeña cantidad de hidrógeno, de forma tal que todos los sulfuros orgánicos se convierten en sulfuros de hidrógenos (H 2S) y también saturan las olefinas que pudieran estar presentes en el gas natural. Las reacciones químicas que se producen en el reactor D-1A, son:
En el proceso de desulfuración se remueven los compuestos sulfurosos que en forma de sulfuro de hidrógeno están presentes en la corriente de gas de alimentación provenientes del reactor de hidrógeno. Cuando la corriente la corriente de gas pasa a través de los lechos del catalizador de los reactores de oxido de zinc, se produce la siguiente reacción:
5.2 Reformación:
La reformación se define como la descomposición química del gas natural, llevada a cabo mediante la aplicación de calor.
El gas desulfurado se mezcla con vapor, en una proporción 4 a 1 (vapor/gas) y luego fluye a través de los tubos del reformador primario, donde la mezcla gas/vapor reacciona en presencia del catalizador para formar H2, CO y CO2.
En el reformador secundario (tope), el gas reformado proveniente del reformador, reacciona con el oxigeno del aire precalentado y, por efectos de la combustión producida, se libera el nitrógeno requerido para la formación del amoníaco.
El calor que se produce con la reacción en el tope del reformador, suministra el calor necesario para reformar casi todo el metano remanente del reformador primario. Las reacciones químicas que se produce en el reformador primario, son las siguientes:
En el tope del reformador secundario se producen las siguientes reacciones:
En el lecho del catalizador del reformador secundario se dan las siguientes reacciones:
5.3Conversión. La finalidad básica es convertir el monóxido de carbono (CO) presente el gas de proceso, en dióxido de carbono (CO 2), el cual puede ser fácilmente eliminado en un proceso de absorción.
Este proceso es realizado en dos etapas: Convertidor de Alta Temperatura D-2AT. Convertidor de Baja Temperatura D-2BT.
La reacción exotérmica que se produce es la siguiente:
5.4Lavado y Metanación. El sistema de monoetanolamina (MEA) consiste en proceso continuo en contracorriente gas/MEA para depurar y recuperar gases ácidos, como el dióxido de carbono del gas de proceso.
La solución de MEA se regenera fácilmente haciéndola ebullir a baja presión, despojándola de CO2 que contiene.
La mayor parte del vapor de agua que permanece en la mezcla de gas de proceso, antes de entrar en la sección de lavado, se remueve mediante condensación a baja temperatura, con el fin de evitar la dilución de la MEA.
Los residuos de CO y CO2 son convertidos a metano en un reactor especialmente acondicionado para ello.
La reacción de metanación es como sigue:
El gas de proceso así reformado y purificado, se llamara de aquí en adelante gas de síntesis.
5.5Compresión y Síntesis.
El gas de síntesis, para la obtención del amoníaco, se comprime hasta una presión de 2300 psi aproximadamente. Esta compresión se efectúa en cuatro de las cinco etapas del compresor centrífugo C-1, el cual es impulsado por una turbina a gas y otra a vapor.
La quinta etapa del compresor C-1 consiste en hacer recircular el gas de síntesis a través de los convertidores D-17.
El amoníaco se produce al hacer reaccionar el hidrógeno con el nitrógeno, en dos reactores con catalizadores cuyo ingrediente activo es el hierro.
La reacción química que se produce en los reactantes, es la siguiente:
5.6Refrigeración. La refrigeración es un circuito cerrado de mucha importancia en el proceso de síntesis del amoníaco y cuya finalidad es la de hacer condensar el amoníaco formado del gas de síntesis.
5.7Recuperación. El sistema de recuperación de gas de purga consiste en remover en amoníaco del gas de purga, aprovechando la solubilidad del amoníaco en agua. El gas libre de amoníaco puede ser utilizado como gas de combustible.
5. Descripción del Flujo: La descripción del flujo se desarrollará de acurdo a la ubicación secuencial de los equipos de proceso y se pueden sintetizar de la siguiente manera:
5.1.
Hidrodesulfuración (H.D.S).
La planta de amoníaco recibe el gas natural desde los compresores Booster TC-202A/B/C, situados en la planta de servicios (off-sites).
En el separador S-101 se elimina todo el aceite proveniente de la lubricación forzada de los compresores de gas, y además se elimina el condensado acumulado en el trayecto. A la corriente de gas efluente se le inyecta un pequeño flujo de gas de síntesis, para mantener un residual de 5% de hidrógeno en el gas natural de alimentación a los reformadores primarios. El gas natural de alimentación pasa luego por el horno H-5, donde se precalienta a unos 370 ºC. La corriente de gas pasa a través del hidrogenerador D-1A, en el cual se saturan las olefinas y los compuestos de azufre orgánicos son transformados en H2S. A la salida del D-1A, el gas pasa a los desulfuradores o reactores de oxido de zinc D-1B y D-1C, donde se remueve el azufre en forma de H2S, transformándolo en sulfuro de zinc, el cual queda retenido en el lecho del catalizador.
5.2.
Reformación.
5.2.1.
Reformación Primaria.
El gas de alimentación, que ahora lo denominaremos gas de proceso, se mezcla con vapor saturado a 500 psi en forma contralada y se continua precalentando hasta 430 ºC el ducto de humos aprovechando los gases de combustión del reformador primario luego de este precalentamiento, la mescla pasa a través de los tubos de las cuatro celdas del reformador primario H-1. En el reformador el gas se calienta a unos 784 ºC, mediante el calor recibido de los quemadores del horno, quedando la corriente de gas de proceso parcialmente reformada. Los
gases
de
combustión
del
reformador
primario
son
aprovechados para producir vapor, precalentar el gas, el aire de proceso y el agua de alimentación de calderas.
5.2.2.
Reformación Secundaria.
El gas reformado al salir del reformador primario H-1, entra por la parte superior del reformador secundario H-2, donde mezcla con aire precalentado (550ºC). Este aire es comprimido previamente en el compresor centrifugo C-2, adicionalmente se le agrega un flujo de vapor saturado, con el objeto de controlar la temperatura
a la salida del
precalentador de aire de proceso E-27. En el reformador secundario, se produce la liberación de nitrógeno requerido para la formación del amoníaco, la reacción es exotérmica. El calor que se produce con la reacción hace la temperatura aumente, suministrando el calor necesarios para reformar casi todo el gas remanente del reformador primario.
5.3.
Conversión.
5.3.1. El
gas
Convertidor de Alta Temperatura D-2AT. reformado
que
sale
del
reformador
se
enfría
aproximadamente hasta 580 ºC en el lado de los tubos de la caldera WHE1, donde se genera el vapor saturado de 500 psi. Luego de vuelve a enfriar hasta 370 ºC y el gas reformado entra al tope del convertidor de alta temperatura. Para controlar la temperatura de entrada al lecho catalítico se realiza mediante el desvío interno de la caldera WHE-1 y además esta prevista una conexión de condesado de proceso a la entrada del reactor. El calor liberado por la reacción, incrementa la temperatura del gas a 428 ºC.
5.3.2.
Convertidor de Baja Temperatura D-2BT.
El gas que sale del convertidor de alta D-2AT, entra por los tubos e intercambia calor en los E-25 con el mismo gas que regresa del E-2 (intercambiador de calor del metanador). La temperatura baja a 350 ºC. El gas de proceso es enfriado en forma súbita con condensado de proceso en el tambor de enfriamiento rápido D-3 y su temperatura desciende a 232 ºC.
Con esta temperatura y una presión de 416 psi, el gas de proceso pasa a la segunda sección del convertidor D-2BT, donde se completa la conversión del CO y la temperatura aumenta a 242 ºC por efectos de la liberación de calor durante la reacción.
6.4Lavado y Metanación. 6.4.1Purificación del Gas de Proceso. El gas que sale de D-2BT pasa a la caldera WHE-4, donde la temperatura se reduce a 177 ºC. La caldera produce vapor de 45 psi. El gas de proceso pasa al S-4, un tambor separador de condensado del convertidor. El calor que tiene el gas de proceso es utilizado en el calentamiento del agua de alimentación a WHE-1 y WHE-3, en el precalentador el agua de alimentación E-28, y la temperatura del gas de proceso se reduce a unos 172 ºC. El gas de proceso, de allí en adelante, se enfría en los rehervidores de monoetanolamina (MEA, E-10), pasa al separador de condensado D-4, luego en los condensadores E-5 y finalmente en el enfriador de gas de proceso E-3, hasta una temperatura de 52 ºC. Mientras el gas de proceso se enfría en esta serie de etapas, el vapor presente en la corriente de gas se condensa y se remueve como condensado de proceso en el S-4, D-4 y las botas del E-28, E-5 y E-3. Este condensado se almacena en el D-125 y se utiliza posteriormente como agua de alimentación de calderas. Otra parte del condesado proveniente del D-4 se utiliza como medio de enfriamiento, tanto en el D-3 como a la entrada del D-2AT.
6.4.2Lavado. El gas de proceso a 52 ºC y 396 psi, entra al fondo del absorbedor de CO2 (T-1), donde el CO2 se remueve por absorción en contracorriente con una solución de MEA al 20% que desciende en la torre.
La solución de MEA, rica en CO2 del fondo del absorbedor se regenera en el reactivador de MEA (T-2), que opera a 4 psi. Además del calor de proceso también se usa vapor de 45 psi para hacer ebullir la MEA en el rehervidor, a fin de regenerarla. El CO2 recuperado del tope de la T-2 se enfría luego y se envía a la planta de urea. La solución de MEA arrastrada y el condensado formado se separan del CO2 en el tambor D-9 y se usan como reflujo al reactivador T2. La solución de MEA reactivada a 118 ºC, se retira por el fondo de las T-2 y se enfría en los intercambiadores de amina (E-9) con la solución rica proveniente del absolvedor (T-1). Luego se enfría por un conjunto de enfriadores de aire E-8, hasta una temperatura de 56 ºC y posteriormente en los intercambiadores de calor de agua de enfriamiento E-7 hasta 45 ºC. Esta solución pobre es luego bombeada al tope del absorvedor T-1. El gas proveniente del tope del tope de la T-1 pasa a través de un separador D-6, donde se separa la solución de MEA que haya sido arrastrada.
6.4.3Metanación. Luego el gas se precalienta por el lado de la carcasa de los intercambiadores de calor del metanador (E-2) y del convertidor (E-25) a una temperatura de 310 ºC, para luego entrar al tope del metanador D-7. Este gas pasa a través del lecho catalítico, donde el CO y el CO 2 residual se convierten en metano. El gas de proceso, al salir del metanador, es enfriado hasta 41 ºC en el intercambiador del metanador E-2 y en el enfriador de gas de síntesis E-4, donde se separa del condensado formado. El gas de proceso así reformado y purificado, llega al D-8 y se llamara ahora gas de síntesis.
6.5Síntesis del Amoníaco.
El gas de síntesis, para la obtención del amoníaco, se comprime hasta una presión de 2300 psi aproximadamente. Esta compresión se efectúa en cuatro de las cinco etapas del compresor centrífugo C-1, el cual es impulsado por una turbina a gas y una turbina a vapor, y la quinta etapa que es una etapa de recirculación. Este gas es una corriente que recircula del circuito de síntesis y, una vez enfriado en los enfriadores interetapas
E-35, se une con la
corriente de salida de la cuarta etapa. Las corrientes de salida de las etapas 1ª, 2ª, 3ª y 4ª, previamente también pasan por los enfriadores interetapas E-31, E-32, E-33 y E-34 y se les remueve el vapor de agua antes de unirse con la descarga de la quinta etapa. El gas de síntesis fresco, comprimido por las primeras cuatro etapas y la porción de gas de reciclo del sistema, entran por la carcasa del intercambiador del circuito de síntesis del amoníaco E-20 a una temperatura de 41 ºC el gas se enfría hasta los 19 ºC al intercambiar calor con el E-20 con el gas de síntesis frio que proviene del separador secundario de amoníaco S-2, luego el gas se enfría a -5ºC en los condensadores secundarios de amoníaco E-13. El amoníaco líquido se separa en el separador secundario S-2 y se envía al tope del tambor de amoníaco D-14. El que sale por el tope del separador secundario S-2 se calienta al pasar por los tubos del E-20 y absorbe el calor del gas de síntesis que sale del compresor C-1. Alcanza una temperatura de 36 ºC y de allí continua hasta los reactores convertidores de amoníaco D-17A y B, donde debido a la reacción exotérmica se produce el amoníaco. La temperatura sube hasta mas o menos 470 ºC en el segundo lecho del convertidor y a su salida se enfría en el intercambiador de calor que esta en el fondo de los reactores D-117ª/B, llegando a una temperatura de 144 ºC. El gas luego se enfría a 52 ºC en los enfriadores de aire E-15 y pasa de allí al separador primario S-1 antes de ser succionado por la quinta
etapa (gas de reciclo) del compresor C-1, la cual recircula el hacia el sistema de síntesis. Una porción de gas de reciclo se purga continuamente para controlar la concentración de gases inertes (CH4 y Ar). Este gas de purga se enfría a 4 ºC aproximadamente, en el E-11, con el amoníaco que sale del D-14 y pasa por el separador de gas de purga S-3 donde se recupera el amoníaco que había sido arrastrado por el gas de purga. El amoníaco proveniente del tanque D-14 es bombeado a la Planta de Urea y el exceso hacia el tanque de almacenamiento de amoníaco del área 41.
6.6Sistema de Refrigeración. El proceso de compresión y refrigeración en las plantas de amoníaco, es un circuito cerrado que se usa para enfriar y condensar el amoníaco en el gas de síntesis. Este proceso se realiza en los condensadores secundarios de amoníaco E-13. En estos condensadores se mantiene un nivel de amoníaco, suplido por el tambor de almacenamiento de amoníaco D-49. El calor del gas de síntesis al fluir a través de los tubos de LOS e-13, hace ebullir el amoníaco líquido. Los vapores del amoníaco salen por el tope de los E-13 y pasan al tambor D-16, donde el amoníaco líquido se va al fondo regresando a los E-13 y el amoníaco gaseoso se libera
por el tope del tambor y es
succionado por la primera etapa del compresor de refrigeración C-3, y de allí a la segunda etapa. Cada etapa del compresor esta provista de su respectivo enfriador. El amoníaco gaseoso, luego de salir del enfriador de la segunda etapa, pasa por los post-enfriadores E-12 y de allí a los condensadores de amoníaco de refrigeración E-14. El amoníaco líquido, producto de la condensación, pasa al tambor de almacenamiento D-49 y luego es transferido a los E-13 (carcasa), cerrándose así el ciclo.
6.7Recuperación del Amoníaco.
Aquí el objetivo es separar el amoníaco del gas de purga que no es separado en el separador de gas de purga S-3. El sistema de recuperación de amoníaco consta de una torre purificadora T-6 y una torre despojadora T-7. El gas de purga entra por la parte inferior de la torre T-6 donde el amoníaco, debido a su solubilidad con el agua, es absorbido a 38 ºC y 240 psi, mientras que los gases H 2, N2, Ar y CH4, insolubles en el agua, salen al sistema de venteo de gas de purga o al sistema de gas combustible de baja presión. La solución de agua amoniacal es bombeada desde el fondo del T-6 con las bombas P-8, una parte de ella pasa por el enfriador de agua amoniacal E-17 y se utiliza como reflujo en la parte media de la T-6, mientras que la otra parte fluye a la sección media del despojador T-7. La solución de agua amoniacal en la T-7 se calienta mediante el rehervidor de fondo E-48, el cual trabaja con vapor sobrecalentado de 500 psi. Los vapores suben a través de la torre T-7 y se encuentra con la corriente fría que viene de la T-6 y el vapor de agua se condensa. El resto de los vapores ascendentes son enfriados con una inyección de amoníaco líquido proveniente del D-14 para controlar la temperatura del tope y a la vez condensar el resto de agua arrastrada. El agua separada baja al fondo de la T-7 y por el tope sale amoníaco gaseoso casi puro, éste luego se enfría y se condensa en el condensador de reflujo E-18. El amoníaco líquido se separa y se envía al tanque de almacenamiento de amoníaco en el área 41. El agua proveniente del fondo de la T-7 se enfría en el enfriador de condensado E-19 y se emplea como reflujo en el tope de la T-6, para continuar con la absorción de amoníaco de la corriente de gas de purga.
CONCLUSIÓN. El amoniaco tiene su importancia tanto comercial como social. Este presenta procesos productivos detacados por ser de elaboración limpia Los productos que provienen de este compuesto sirve de gran utilidad y beneficio y puede facilitar el desarrollo de la sociedad. En las aplicacione, el amoniaco dentro del los procesos de cultivo son muy favorables cuantificando la producción y también pueden haberse controlado las malas hierbas y así no se las abona. El amoníaco
interactua con ciertas fracciones de la materia
orgánica, Este reconoce efecto de este abono sobre la descomposición de los residuos vegetales en la tierra, en relación con la posibilidad de constituir enlaces químicos entre el amoniaco y ciertas porciones de la materia orgánica no totalmente evolucionada. Este compuesto conociendo su utilidad se le puede sacar el mejor provecho posible.
BIBLIOGRAFÍA.
MARTÍNEZ, Marcías. Diccionario del Gas Natural. Edic.: Astro Data S.A. 2006. Maracaibo, Venezuela. Trabajo Gas de Síntesis. www.google.com www.monografia.com www.textoscientificos.com
McGraw Hill. Handbook of Industrial Chemistry. Organic Chemicals (2005).
SISTEMA DE LAVADO Y METANACIÓN.
DE REFORMADOR CONVERTIDOR
ABSORBEDOR
REACTIVACION DE MEA
