República Bolivariana de Venezuela Ministerio Del Poder Popular para la Defensa Universidad Nacional Experimental, Politécnica de la fuerza Armada Núcleo Carabobo – Extensión Isabelica
Diseño de una Planta para producir Metanol: Metaven, S.A, para compensar la Capacidad Inactiva de Methanex Chile.
Docente:
Integrantes:
Ing. Yolima Abal Hernández Ortiz Armando Sección: 001 Semestre: IX Ingeniería Petroquímica
Valencia, Mayo del 2012
RESUMEN
El objetivo de este proyecto será realizar el diseño de una Planta de Producción de Metanol mediante sintetización
a partir del gas natural
tomando en cuenta que la a industria del metanol derivada del gas natural, es competitiva a nivel global. En Venezuela son muchas las posibilidades que favorecen el comercio de este creciente producto a nivel mundial, al servicio del desarrollo no solamente económico de la nación, sino que enmarca, un propósito ambiental importante en cuanto al tema de los carburantes con menores emisiones toxicas a la atmosfera.
El Metanol a obtener en la nueva planta de diseño es un producto solido con una alta aceptación en el mercado aproximadamente 38 millones de toneladas anuales en vías de crecimiento en la demanda aproximadamente un 3% anual, empleando la tecnología Lurgi para el proceso de obtención y utilizando finalmente una destilación para elevar su pureza hasta un 98,9%, la comercialización y transporte se realizara a través de buques aprovechando nuestra posición geográfica, con las características de pureza será dirigido principalmente para la producción de formaldehído, ácido acético y todos sus derivados ya que ocupan en el mercado la mayor demanda de metanol.
El mercado al cual va principalmente dirigido son los países de sur América, para compensar el déficit de entrega por METHANEX ubicada en Chile ya que la misma ha presentado problemas en el suministro del gas natural por parte de Argentina en épocas de invierno, este recorte de suministro del metanol incentiva a los consumidores descontentos a buscar nuevos proveedores que supla la demanda para la satisfacción y las cantidades requeridas para su producción sin variar bruscamente los precios. 2
ÍNDICE GENERAL
1. Capítulo I. Planteamiento del Problema Planteamiento del Problema……………………………………. Objetivo General…………………………………………….. Objetivos Específicos………………………………………… Justificación 2. Capítulo II. Principios Básicos Definiciones Básicas del Diseño……………………………………… Producto……………………………………. Mercado……………………………………….. 3. Capítulo III. Descripción del Proceso Tecnologías de Producción……………………………….. Diagrama de Bloque del proceso…………………….. Descripción del Proceso……………………….. Diagrama de Flujo del proceso………………………………… 4. Capítulo IV. Diseño de Equipos Especificaciones de los Equipos……………………. Especificaciones de la Planta…………………… Conclusiones……………………….. Recomendaciones………………….………. Referencia Bibliográfica………………………………………… Anexos……………………………………..
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ÍNDICE DE TABLAS
1. Listado de los principales Clientes y compradores de Metanol en esta región……………………………………………………………….
2. Cuadro comparativo de Tecnologías usadas para producción de Metanol……………………………………………………………..
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ÍNDICE DE FIGURAS
1. Muestra de dos tipos de reactores utilizados en el proceso……… 2. Muestra de una figura de dos reactores……..
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INTRODUCCIÓN
El mercado de metanol es global y, durante los últimos años se ha tornado mas complejo y ha estado expuesto a cada vez más diversas influencias debido al aumento de los numerosos usos de metanol y sus derivados alrededor del mundo, en combinación con la volatilidad de los precios de la energía a nivel global y el significativo aumento de la inversión de capital. Mientras la industria global de metanol se ha beneficiado de la creciente demanda de los últimos años, se le ha dado una considerable atención a la identificación de procesos que permitan la conversión directa del gas natural a compuestos de más fácil transporte, de mayor valor o con perspectivas como el combustible y uno de esos productos es el “Metanol.” El metanol se utiliza como materia prima en producción de químicos como ácido acético y formaldehído, adhesivos, goma, espumas y líquido limpia parabrisas, como también en aditivo MTBE (éter metil terc- butílico) componente de gasolina de combustión limpia.. La producción que se realizara será a partir del gas natural, utilizando un proceso muy conocido como es el proceso de Lurgi. La fabricación del metanol a partir del gas ocurre cuando en su primer proceso de reformación el gas es mezclado con vapor bajo calor para producir un gas de síntesis que consiste en, H2, CO, y CO2. En una segunda etapa de compresión ese gas de síntesis es presurizado (comprimido) y sometido a reacción (convertido) para formar metanol crudo compuesto por 75% metanol y 25% agua y es almacenado temporalmente para verificar posteriormente trazas e impurezas que se remueven en el proceso de destilación. En la planta y como último proceso ocurre la refinación donde el metanol es extraído en forma liquida, posteriormente almacenado en tanques hasta el 6
momento de ser distribuido. Como en el LNG la logística de transporte de metanol utiliza camiones, trenes, barcos y oleoductos. PLANTIAMIENTO DEL PROBLEMA
El metanol es un producto químico importante para la industria, que se usa principalmente en la manufactura de formaldehído y de dimetil tereftalato, es un excelente solvente, que tiene un gran potencial de disolución y capacidad para llevar acabo separaciones y lavados de compuestos. Debido a sus sobresalientes propiedades físicas, como un bajo punto de fusión, es usado como refrigerante y también como un fluido resistente a la congelación en climas muy fríos. Aproximadamente el 73% de todo el metanol producido es usado para la fabricación de otros productos químicos. De esta cantidad, aproximadamente el 54% es usado para la producción de formaldehído, 12% para producir ácido acético, 9% para producir clorometano, 5% para producir metil amina y el 4% para tereftalatos. El 16% restante se utiliza para la producción de otros químicos. Aparte de los usos anteriores el metanol tiene un mercado muy grande en las industrias químicas, ya que se usa para fabricar importantes productos químicos, por los métodos de esterificación, solubilización, mezclado, deshidratación, etc. Todos estos usos generan una importante demanda que actualmente es de 38 millones de toneladas al año, los que hace que los procesos de su síntesis sean muy importantes. El Proyectar el diseño de una nueva planta en nuestro País, el cual posee abundantes yacimientos de gas, materia prima para la obtención de este producto, hace factible esta propuesta. Ampliar la proyección de este importante y creciente producto a nivel mundial permitiría: desarrollar nuevas tecnologías y establecer nuevos 7
alcances económicos tan importantes para el desarrollo económico, social y científico de nuestra nación. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Realizar el diseño de una planta petroquímica para la producción de metanol a partir del gas natural mediante la tecnología de Lurgi
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar el diagrama de flujo completo de todo el proceso.
Identificar las variables de operación de la planta.
Realizar un balance de masa para determinar la cantidad exacta de producción de metanol.
Realizar la simulación de la planta de metanol mediante el software llamado HYSYS
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JUSTIFICACIÓN
El crecimiento de la demanda de metanol se esperaque sea fuerte, apoyado por el mayor uso de metanol en aplicaciones de energía. La recuperación en curso en las economías mundialestambién debería conducir a una mayor demanda de metanol en derivados químicos tradicionales.
En general, la demanda mundial de metanol, creció cerca de un 13 por ciento en 2010 a aproximadamente 45 millones de toneladas, y terminó el año en un nivel récord, creemos que el futuro de la industria del metanol es también muy positivo, hay poca oferta nueva que se espera ingrese al mercado durante los próximos años y el crecimiento de la demanda se espera que sea fuerte.
Justificándosela instalación de una planta de producción de metanol en la zona central costeña Venezolana paracompensar el déficit de entrega por parte de METHANEX ubicada en Chile ya que la misma ha presentado problemas en el suministro del gas natural por parte de Argentina en épocas de invierno, este recorte de suministro del metanol incentiva a los consumidores descontentos a buscar nuevos proveedores que supla la demanda para la satisfacción y las cantidades requeridas para su producción sin variar bruscamente los precios, generando oportunidades a la entrada del mercado ofertante, conduciendo a inversiones en nuevas plantas o al reinicio de la capacidad inactiva.
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DEFINICIONES BÁSICAS DEL DISEÑO
Síntesis de metanol / Destilación
El diseño del proceso de destilación de metanol va a depender de la calidad del metanol crudo obtenido en el proceso de síntesis. Para reducir el consumo de energía el proceso de separación metanol-agua, este se realizan en dos etapas. El balance de energía global de una planta de metanol depende la calidad del metanol. Para producir metanol grado AA se requiere 30% más vapor que para producir metanol para combustibles.
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PRODUCTO
En condiciones normales es un líquido incoloro, de escasa viscosidad y de olor y sabor frutal penetrante, miscible en agua y con la mayoría de los solventes orgánicos, muy tóxica e inflamable de primera categoría; ya que puede emitir vapores que mezclados en proporciones adecuadas con el aire, originan mezclas 3 combustibles. El metanol es un combustible con un gran poder calorífico, que arde con llama incolora o transparente y cuyo punto de inflamación es de 12,2 ºC, igualmente el metanol es muy buen solvente de sustancias polares, pudiéndose disolver sustancias iónicas como el cloruro de sodio en cantidades apreciables. Es considerado como un producto petroquímico básico, a partir del cual se obtienen varios productos secundarios ya que el grupo hidroxilo se convierte con facilidad en cualquier otro grupo funcional. Así el metanol se oxida para obtener formaldehído (formol) y ácido fórmico; mientras que por su reducción obtenemos metano. Igualmente importantes son las reacciones de éter y esterificación. Aproximadamente tres cuartas partes de todos los metanol se utiliza en la producción de formaldehído, ácido acético y una variedad de otros productos químicos como metilaminas, metacrilato de metilo y una amplia gama de derivados químicos, que a su vez se utilizan para fabricar productos tales como adhesivos, recubrimientos, resinas, plásticos, textiles, pinturas, solventes, removedores de pinturas, resinas poliéster y fibras, explosivos, herbicidas, pesticidas; incluyendo materiales de construcción y espumas. El resto de la demanda de metanol proviene del sector de los carburantes, principalmente como un componente en la producción de MTBE, que se
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mezcla con la gasolina como fuente de octanaje y como oxigenante para reducir la cantidad de cantidad de emisiones de los vehículos de motor. En el 2010 la demanda mundial de metanol, se ha recuperado a los niveles previos a la recesión, impulsada por la fuerte demanda en Asia y, en particular, de China, también mejoró en otras regiones, incluyendo América Latina, Europa y América del Norte, en línea con la recuperación de la producción industrial. En general, la demanda mundial de metanol, creció cerca de un 13 por ciento en 2010, y terminó el año en un nivel récord, creemos que el futuro de la industria del metanol es también muy positivo, hay poca oferta nueva que se espera ingrese al mercado durante los próximos años y el crecimiento de la demanda se espera que
siga en
aumento.
MERCADOS
La demanda de metanol debe crecer a un ritmo de 3% anual en los próximos años, impulsada por las necesidades en Asia, especialmente en China, según el grupo nipón. El mercado actual del metanol es evaluado en 38 millones de toneladas por año. La industria de metanol se ha caracterizado históricamente por ciclos de superabundancia ocasionadas por una oferta excesiva o una reducción de la demanda con la consiguiente baja de precios y disminución de la capacidad, seguida por periodos de escasez y alza de precios mientras la demanda se recupera y excede a la oferta, y el alza de precios conduce a inversiones en nuevas plantas o al reinicio de la capacidad inactiva. El mercado de metanol es global y, durante los últimos años se ha tornado más complejo y ha
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estado expuesto cada vez mása diversas influencias debido al aumento de los numerosos usos de metanol y sus derivados alrededor del mundo.
CONSUMIDORES:
El metanol proyectado va dirigido especialmentelos productores de acido acético, formaldehído y todos los derivados, ya que este mercado requiere mayor oferta de metanol ya que el mercado orientado hacia el sector de los carburantes es muy limitado. Nuestra producción de metanol va a satisfacer la demanda de los países de Suramérica ya que la planta de metanol Methanex, ubicadas en el Sur de Chile épocas de invierno opera muy por debajo de la capacidad instalada, esto se debe, principalmente, a reducciones de suministro de gas natural desde Argentina. El principal comprador de este mercado suramericano Hexion Specialty Chemicals
principal productor de formaldehído que presenta entregas
limitadas de metanol, materia prima para la producción del formaldehído y sus derivados, debido a que dosde los principales productores de metanol también declararon recientemente forcemajeure (escases de metanol en America), sus proveedores se trata de AtlanticMethanolProduction Co; quien declaró forcemajeure desde el 2008 y Methanol Holdings (Trinidad) quien ha estado operando a baja capacidad desde mediados de agosto 2006.
PRODUCTORES:
Existe una gran oferta de metanol, tanto a nivel nacional como el foráneo, siendo nuestro principal competidor Methanex, empresa chilena que presenta problemas de abastecimiento de gas natural como materia prima, 13
cuyo mercado abarca los países de America del SUR.El grupo japonés Mitsubishi y la firma de productos químicos Mitsubishi Gas Chemical duplicósu producción de metanol en Venezuela a través de su empresa METEOR, que poseen juntó al grupo petroquímico público venezolano Pequiven.
Estudio de la Oferta Nacional:
El metanol se transfiere de los termínales de importación o centros de producción por barcaza, trenes gaseoductos o transporte en camión para alcanzar los centros de consumo. En la actualidad el metanol no puede moverse fácilmente a través de las redes existentes para los hidrocarburos líquidos convencionales. En Venezuela existen:
Metanol Oriente (METOR) La planta tiene una capacidad instalada para producir 2100 MTMA de Metanol, la mayor parte de la producción de Metor se exporta a EEUU, que es el mayor mercado del mundo para el metanol, dando cuenta de un tercio del consumo global.
SUPERMETANOL Con una capacidad instalada de 2 MTMD de Metanol, en condiciones normales esta unidad genera diariamente 2 mil 150 toneladas métricas de Metanol industrial, de las cuales 26% se destina a la empresa Súper Octanos para la elaboración del Metíl-terbutíl Éter (MTBE), componente que mejora el
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octanaje de la gasolina; 10% al mercado nacional, mientras que 64% se comercializa a mercados internacionales.
Estudio de la oferta Internacional.
La producción de metanol depende principalmente de las políticas gubernamentales y de la estacionalidad (temporada del año) al igual que el petróleo. El gas natural se obtiene como producto asociado a las actividades petroleras y cualquier decaimiento del dólar (que sigue siendo la moneda comercial internacional), inconvenientes bélicos (como el genocidio en Irak) o problemas en la explotación y extracción pueden alterar el precio de tan vital materia prima, afectando la producción de etileno, además, en invierno, cuando las condiciones de explotación se dificultan por el frío y las tempestades (sobretodo en Rusia y el Mar del Norte) el precio de gas natural se incrementa a nivel mundial. Otro factor que altera la producción de metanol es el mismo precio de petróleo, lo cual conlleva a las naciones a un mayor uso de gas natural como combustible para automóviles y como biocombustibles de calefacción. Éste factor tuvo su máximo ejemplo en América en el invierno del 2006-2008 cuando Argentina tuvo que “cortar” el suministro de gas natural a Chile porque se incrementó su consumo como fuente de calefacción, con sus correspondientes problemas legales.
Principales empresas productoras de metanol a nivel Internacional:
CHIMSCA: Japón es el principal productor y consumidor de metanol en el mundo, si se realiza un análisis de las últimas 6 décadas desde 1950 este país sintetiza en 15
promedio, el 31% del metanol en el mundo, seguido muy lejos por, China (que ha aumentado su producción por la construcción en el 2003 de Chimsca, la empresa con mayor capacidad) y México, asimismo, tomando en cuenta el consumo mundial, representan el 26% seguido por China y Taiwan. METHANEX: Las instalaciones de producción de metanol de Methanex están ubicadas en Cabo Negro, cerca de la ciudad de Punta Arenas, en el corazón del sector productor de gas y petróleo de Chile. Las instalaciones le dan a Methanex su centro más grande de producción. Sus cuatro plantas de metanol tienen una capacidad anual combinada de 3,8 millones de toneladas. La estratégica ubicación del complejo permite que Methanex embarque metanol en buques hacia todos sus mercados principales de Asia, América del Sur y del Norte, Europa y Sudáfrica. Asimismo, señaló que siguen operando las plantas de metanol en Chile muy por debajo de la capacidad instalada. Esto se debe, principalmente, a reducciones de suministro de gas natural desde Argentina.
MITSUBISHI GAS CHEMICAL: Mitsubishi Gas Chemical (MGC) es uno de los mayores productores de metanol en el mundo. Su
negocio de metanol es propietaria y opera
dosempresas conjuntas en Arabia Saudita y Venezuela. Comercializa metanol a partir de estos lugares a nivel mundial. La nueva capacidad en ambos lugares y una nueva ubicación (Brunei) aumentó la posición en el mercado mundial de metanol Mitsubishi Gas Chemical (MGC) lleva a cabo una amplia gama de negocios a nivel mundial, a partir de metanol, xileno, el peróxido de hidrógeno y otros productos básicos de química a los productos de ciencias de la vida,
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metaxylene derivados, productos químicos electrónicos y otros productos de química fina.
UBICACIÓN GEOGRAFICA:
Los consumidores se encuentran fuera de la zona geográfica de Venezuela especialmente el mercado de America del Sur, países como Ecuador, Paraguay, Argentina, Chile, Perú y Brasil. El mercado Nacional se encuentra cubierto por las productoras Nacionales como METANOL DEL ORIENTE (METOR) Y SUPERMETANOL. El estudio del mercado será enfocado a los clientes no satisfechos por la planta de Methanex ubicada en Chile, ya que
la misma no posee un
suministro propio de Gas Natural, siendo nuestra mayor ventaja, además que nuestro país no requiere del uso del gas natural para calefacción por ser un país tropical.
CAPACIDAD DE PRODUCTIVA DE LA PLANTA
La planta contara con las siguientes capacidades: La
planta
tendrá
una
capacidad
de
400000
toneladas/año
aproximadamente considerando que Methanex Chile está operando cerca del 30% de su capacidad instalada en Magallanes, ya que desde junio del 2007 se han producido recortes en el suministro de gas natural proveniente de Argentina. La materia prima a utilizar será el gas natural.
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la localización de la planta estará en la zona central costeña Venezolana.
UBICACIÓN DE LA PLANTA
El proyecto de construcción de la planta de metanol METAVEN S.A se ubicara en los perímetros cercanos a Puerto cabello, Carabobo, Venezuela. Cerca de la autopista valencia puerto cabello Los limites que poseerá la planta de metano METAVEN S.A SON: Norte: El mar Caribe Sur: calle 14 Urdaneta Este: avenida Bartolomé salón Oeste: avenida circunvalación del mar
LOS LÍMITES DE PROYECCIÓN DENTRO DE LA PLANTA METANOL METAVEN S.A SERÁN LAS SIGUIENTES:
Norte: vigilancia, zona central norte estará la zona de descarga y salida posterior de la planta.
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Sur: comedor, talleres, almacén de materia prima, reactor y planta de gasificación. Este: planta de destilado, almacén de producto terminado Oeste: estacionamiento, oficinas.
TECNOLOGIAS DE PRODUCCIÓN
Tecnología Lurgi: Procesos de baja presión/ Tecnología a utilizar en este proceso Reactor isotérmico de tubos catalíticos y una carcasa de agua hirviendo. Presenta la ventaja de no diluir el gas parcialmente convertido con gas sin convertir. El calor de reacción puede recuperarse, ya que el efluente no requiere enfriamiento tipo quench.
Tecnología ICI: Procesos de baja presión Comercializada desde 1970. Más de la mitad de la producción de metanol para 1986 y 70% de los proyectos mundiales. Lecho catalítico enfriado por inyección del gas tipo quench a través de distribuidores de flujo axial en forma de rombo. Reactor adiabático para producir hasta 3000 Ton/día.
Tecnología Mitsubishi: Procesos de Altas presiones
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Utilizados hasta la década de los 60. Altos costos energéticos y de capital. Temperaturas reducidas uso de catalizadores. Elevadas presiones. Incremento de la relación CO/CO2 en la mezcla de reacción. Incremento del % de H2 (6x106 Pa absoluto). Catalizador: Zinc – Cromo P (300-350 bar) T (300-400°C) DESCR IPCION DE PROCESO
El gas natural es precalentado y desulfurado. Después de desulfuración, el gas está saturado con una mezcla de agua de proceso y es precalentado en la sección de destilación y empieza a condensarse en el saturador. El gas además de estar precalentado está mezclado con vapor como se requiere para el proceso de reforming. En el reforming, se realiza la oxidación parcial del gas. De esta manera se obtiene H2, CO, CO2 y un 20% de CH4 residual Gas Natural + Vapor de Agua CO + CO2+ H2
Esta reacción se produce a 780 °C y a 40 atm. Al salir de este reactor se precalienta en el intercambiador de calor. Luego una vez precalentada el syngas entra a otro reactor que es el reformador auto térmico, el gas está formado con vapor y O2. El gas de síntesis más el metano residual que sale del primer reactor se mezcla con la otra mitad de la alimentación (previamente desulfurada). Esta mezcla de gases entra en el segundo reactor, el cual está alimentado por O2. Este se proviene de una planta de obtención de oxígeno a partir de aire. CH4 + CO + CO2 + O2 CO + CO2+ H2
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Esta reacción se produce a 950 °C, El gas producto contiene H2, CO, CO2 y una pequeña cantidad de CH4 no convertidos e inertes. El gas reformado dejando el reactor auto térmico representa una cantidad considerable de calor, que se recupera en forma de vapor de HP para el precalentamiento de la energía y la energía para proporcionar calor a los rehervidores en la sección de destilación. El gas reformado se mezcla con hidrógeno que viene del PSA (pressure swing adsorption), unidad que nos ayuda a ajustar la composición del gas de síntesis. El gas de síntesis es presurizado a 5 -10 MPa por un compresor de gas de una sola cubierta y se mezcla con el gas de recirculación del circuito de síntesis. Esta mezcla de gas se precalienta en un intercambiador y luego ingresa por la parte inferior aun reactor refrigerado por gas. El salir de este reactor, la mezcla nuevamente ingresa por la parte superior a otro reactor llamado Lurgi, que es un reactor tubular, cuyos tubos están llenos de catalizador y enfriados exteriormente por agua en ebullición. La temperatura de reacción se mantiene así entre 240-270 °C CO + H2 CH3OH H < 0 CO2 + H2 CH3OH + H2O H < 0
Una buena cantidad de calor de reacción se transmite al agua en ebullición obteniéndose de 1 a1.4 Kg. de vapor por Kg. de metanol. Además se protege a los catalizadores. La reacción se produce bajo condiciones casi isotérmicas, que garantiza una alta conversión y elimina el peligro de dañar el catalizador de una temperatura excesiva. Control exacto de temperatura de reacción se realiza por el control de la presión del tambor de vapor de HP El gas pre convertido sale por la parte inferior del reactor Lurgi y se dirige nuevamente al reactor enfriado por gas ingresando por cabeza de la carcasa
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del reactor de enfriado por gas, y saliendo por el fondo y este segundo reactor se llena con catalizador nuevamente. La conversión final a metanol se obtiene a bajas temperaturas a lo largo de la ruta óptima de reacción. El gas de salida del reactor se enfría a 40 ° C para separar el metanol y el agua delos gases de precalentamiento entra BFW y reciclar el gas. Condensado el metanol crudo es separado del gas que no ha reaccionado y este se envía a la unidad de destilación. La mayor parte del gas se vuelve a los reactores de síntesis para lograr una conversión de global alta. El excelente desempeño del convertidor Lurgi combinada (LCC) reduce la síntesis de metanol en relación del reciclado, aproximadamente, 2. Una pequeña porción del gas reciclado se retira como gas de purga para reducir la acumulación de inertes en el bucle. Una vez condensado el metanol entra a una columna de destilación En alimentada con vapor de agua a baja presión en el cual se separa el metanol puro que se dirige a la zona de tanques de almacenamiento, y el agua de proceso se precalienta en el calentador e y se utilizan como agua de reposición para la saturación.
Condiciones de operación para el proceso
Catalizador: CuO (60-70%) - ZnO (20-30%)-Al2O3 (5 -15%) o Cr2O3 (5-15%) Temperatura: 220 °C-300 °C
Presión: 50-100 atm de presión (5-10MPa)
Composición de la alimentación 59 -74% de H2; 27 - 15% de CO; 8% de CO2 y 3%CH4
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La conversión de CO a metanol por pasada es normalmente de 16 a 40%. H2: la proporción de CO es de 2,17.
La selectividad es de alrededor de 99,8%
Las tecnologías preferidas son:
Reactor tubulares reforming
Reactores de dos fases (vapor tubulares reforming seguido por oxígeno soplado por el segundo reactor de reforming)
El reactor de auto térmico (ATR) en vapor de baja a de carbono (S / C) relación es la tecnología preferida para plantas a gran escala mediante la maximización de la única línea la capacidad y reducir al mínimo la inversión.
OBTENCIÓN DEL METANOL:
REFORMING Es en esta etapa donde se produce la diferencia en el proceso en función del tipo de alimentación. En el caso de que la alimentación sea de gas natural, este se desulfuriza antes de alimentar el reactor. Aproximadamente la mitad de la alimentación entra al primer reactor, el cual está alimentado con vapor de agua a media presión. Dentro del reactor se produce la oxidación parcial
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del gas natural. De esta manera se obtiene H2, CO, CO2 y un 20% de CH4residual. Gas Natural + Vapor de Agua CO + CO2 + H2 Esta reacción se produce a 780 °C y a 40 atm.
OXIDACION El gas de síntesis más el metano residual que sale del primer reactor se mezcla con la otra mitad de la alimentación (previamente desulfurada). Esta mezcla de gases entra en el segundo reactor el cual esta alimentadopor O2, este se proviene de una planta de obtención de oxígeno a partir de aire. CH4 + CO + CO2 + O2 CO + CO2 + H2 Esta reacción se produce a 950 °C
SÍNTESIS El gas de síntesis se comprime a 70-100 atm. y se precalienta. Luego alimenta al reactor de síntesis de metanol junto con el gas de recirculación. El reactor Lurgi es un reactor tubular, cuyos tubos están llenos de catalizador y enfriados exteriormente por agua en ebullición. La temperatura de reacción se mantiene así entre 240-270 °C CO + H2 CH3OH H < 0 CO2 + H2 CH3OH + H2O H < 0 Una buena cantidad de calor de reacción se transmite al agua en ebullición obteniéndose de 1 a1.4 Kg. de vapor por Kg. de metanol. Además se protege a los catalizadores. DESTILACIÓN
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El metanol en estado gaseoso que abandona el reactor debe ser purificado. Para ello primeramente pasa por un intercambiador de calor que reduce su temperatura, condensándose el metanol. Este se separa luego por medio de separador, del cual salen gases que se condicionan (temperatura y presión adecuadas) y se recirculan. El metanol en estado líquido que sale del separador alimenta una columna de destilación alimentada con vapor de agua a baja presión. De la torre de destilación sale el metanol en condiciones normalizadas.
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1. Muestra de dos tipos de reactores utilizados en el proceso:Se explicara de manera sencilla y con las reacciones respectivas
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Listado de los principales Clientes y compradores de Metanol en esta región: Comprador de Metanol
Ubicación del
Cantidad requerida
comprador Myc
Lima , Perú
1000L MENSUAL
ITSX
Brasil
10.000 L mensual
H.M.T.S.
Ecuador
30 toneladas mensual
Eduardo Rios
Guatemala
5000L
Central Paraguay
Paraguay
1000 Toneladas anual
OXIQUIM
Guatemala
5 Toneladas mensual
Complejo petroquímico
Argentina
20 Toneladas
de Argentina (Planta
mensuales.
Nicolás)
2. Cuadro comparativo de Tecnologías usadas para producción de Metanol
Tecnolog
Temp eratura
sión
dor
Mitsubishi
300400 °C
300 -350 bar
ZincCromo
ICI
220280 °C
50100 atm
ZnO
230260 °C
4060 atm
ZnO
Chem.Sy
250275 °C
50120 amt
CuOZnO-Al2O3
BASF
200350 °C
50250 atm
CuOZnO-Al2O3
230260 °C
100 -150 atm
CuOZnO-Cr2O3
ías
Lurgi
stems
NissuiTopsoe
Pre
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Cataliza
Reacción CO +
CuO-
CO
+
CuO-
CO
+ OH
BALANCE DE MASA
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2. A continuación se muestra una figura que ilustra los dos reactores:
Una buena cantidad de calor de reacción se transmite al agua en ebullición obteniéndose de 1 a1.4 Kg. de vapor por Kg. de metanol. Además se protege a los catalizadores. La reacción se produce bajo condiciones casi isotérmicas, que garantiza una alta conversión y elimina el peligro de dañar el catalizador de una temperatura excesiva. Control exacto de temperatura dereacción se realiza por el control de la presión del tambor de vapor de HP.
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BIBLIOGRAFIA
Lurgi Process (2007): Gas to chemicals.
Methanex (2004): ficha técnica del metanol-
RODRIGUEZ, Rivera (2004): obtención de metanol y sus usos. Edición: Universidadtecnológica nacional.-
Proceso
de
producción
de
amoníaco
\simulacion\metanol (etilico).mh
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Textos
Científicos.mht-
CONCLUSIONES
El desarrollo de cada etapa del proyecto se hiso en forma sistemática y organizada de acuerdo a las condiciones en las cuales pudo desarrollarse el trabajo tales como: posibilidades de accesibilidad a fuentes de información, internet, libros. A partir de los cuales se trato de conseguir conexión entre contenidos de la mejor manera posible.
Se considero que pudieron aplicarse satisfactoriamente los conocimientos adquiridos en la asignatura” Diseño de Plantas y Equipos”, aunque se tuvieron que hacer aproximaciones dada la usencia de información básica para el desarrollo de algunas etapas del proyecto realizado.
Evaluar un diseño no solo radica en la capacidad de investigación con respecto a un proceso ya definido, sino también el desempeño como Ingenieros mediadores ante las muchas ramas científicas que implican el desarrollo de un proceso químico, logrando compactar las herramientas que la ciencia brinda.
RECOMENDACIONES
Implementar una nueva estrategia eficaz en la consolidación de conocimientos básicos de la materia. Mayor asesoría en la parte técnica para el excelente desarrollo del proyecto, logrando así mejorar bases conceptuales y practicas en el aprendizaje.
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