UNIVERSIDAD DE CARABOBO FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE NGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA DE INGENIERÍA QUIMICA PROCESOS PETROQUÍMICOS
PRODUCCIÓN DE AMONIACO
Presentado a:
Presentado por:
Jesús Ceballos
Castillo, Ana Duarte, Abraham Gonzales, Yusmary Herrán, Alexandra Pérez, Oriana Rodríguez, José Sección 61 Valencia, Mayo de 2015
ÍNDICE GENERAL
INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………...
3
DEFINICIONES ASOCIADAS AL PROCESO……………………………………
4
TECNOLOGÍA DE UNA PLANTA DE AMONÍACO …………………………….
5
…………………………………………………………………… Proceso Haber ……………………………………………………………………
5
Proceso de la cianamida ……………………………………………………….....
6
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO …………………………………………………...
8
Hidrodesulfuración Hidrodesulfuración del gas natural ……………………………………………….
9
Reformación del gas natural ……………………………………………………...
10
Conversión del monóxido de carbono…………………………………………….
12
Lavado o remoción del dióxido de carbono ………………………………………
13
Metanación………………………………………………………………………..
14
Síntesis del amoníaco ………………………………………………………….......
15
Refrigeración y almacenamiento ………………………………………………….
16
DIAGRAMAS DE BLOQUES DEL PROCESO …………………………………...
17
USO Y APLICACIONES DEL AMONÍACO ……………………………………...
26
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………………………………………………
27
2
INTRODUCCIÓN
El amoníaco es un compuesto químico cuya molécula consiste en un átomo de Nitrógeno (N) y tres de Hidrógeno (H), de acuerdo a la fórmula NH 3. A temperatura ambiente, es un gas incoloro de olor muy penetrante y nauseabundo, o también puede presentarse como un líquido incoloro. Es fácilmente soluble y se evapora rápidamente. El amoníaco puede producirse naturalmente por descomposición de la materia orgánica, pero también se produce a nivel industrial. Generalmente se vende en forma líquida porque en su estado gaseoso ocupa demasiado espacio, lo que dificulta su transporte. Desde hace mucho tiempo, el amoníaco ha adquirido gran importancia a nivel comercial y su principal uso es como fertilizante, ya sea para la aplicación directa o como materia prima para otros fertilizantes como por ejemplo la urea, el nitrato de amonio, entre otros. A continuación se describe el proceso de producción del amoníaco, al igual que se describirán los principales usos de este químico, su aplicación industrial, tecnologías aplicadas al proceso productivo y se muestra a través de diagramas de flujo cada una de las etapas que conforman el proceso global de producción.
3
DEFINICIONES ASOCIADAS AL PROCESO
Absorción Química: Proceso químico o físico en el cual átomos, moléculas o iones pasan de una fase gaseosa, a una líquida o sólida. A diferencia de la adsorción, no es un proceso de superficie, sino de volumen.
Adsorción Química: Proceso mediante el cual los átomos, moléculas o iones de una fase gaseosa o líquida son atrapadas o retenidas en la superficie de un material sólido.
Aminas: Compuesto químico derivado del amoníaco. Resultan de la sustitución de los hidrógenos de la molécula por radicales alquilo. Según se sustituyan uno, dos o tres hidrógenos, las aminas serán primarios, secundarios o terciarios, respectivamente.
Amoníaco: Compuesto químico cuya molécula consiste en un átomo de Nitrógeno (N) y tres de Hidrógeno (H), de acuerdo a la fórmula NH3. El amoníaco y sus derivados (Urea, Sulfato de Amonio, Nitrato de Amonio, etc.) son utilizados como fertilizantes nitrogenados.
Azufre: Elemento químico no metálico, de color amarillo, presente en pequeñas cantidades en los combustibles fósiles.
Catalizador: Sustancia capaz de acelerar o retardar una reacción química, permaneciendo él mismo inalterado (no se consume durante la reacción).
Combustión: Reacción química en donde un elemento combustible se combina con otro comburente (generalmente oxígeno en forma de O2 gaseoso), desprendiendo calor y produciendo un óxido.
Compresión: Es una presión que tiende a causar una reducción de volumen. Dióxido de Carbono (CO2): Gas cuyas moléculas están compuestas por dos átomos de oxígeno y uno de carbono.
Endotérmico: Cualquier proceso que absorbe calor. Exotérmico: Cualquier proceso que desprende calor. Hidrodesulfuración: Proceso catalítico de hidrogenación cuyo objetivo es la eliminación de los compuestos de azufre presentes en las fracciones del gas natural. 4
Metanación: Proceso mediante el cual se convierte a metano gases de CO y de CO2. Metano: Es el más sencillo de los hidrocarburos. Su molécula está compuesta por un átomo de carbono y cuatro de hidrógeno; es el principal componente del gas natural.
Monoetanolamina (MEA): Amina de fórmula molecular C2H7NO. Se utiliza para remover del gas natural gases como el CO2 y el Sulfuro de Hidrógeno (SO2).
Monóxido de Carbono (CO): Gas inodoro, incoloro, inflamable y altamente tóxico. Síntesis: Proceso por el cual se obtiene una sustancia química a partir de precursores. Sulfuro de Hidrógeno (H2S): Compuesto químico presente naturalmente en el petróleo y el gas natural.
Trietanolamina (TEA): Amina de fórmula molecular C6H15NO3. Se utiliza para remover del gas natural gases como el Sulfuro de Hidrógeno (SO2).
Urea: Compuesto químico de fórmula CO(NH2)2. Por su alto contenido de nitrógeno se utiliza como fertilizante.
TECNOLOGÍA DE UNA PLANTA DE AMONÍACO La planta de Amoníaco del Complejo Morón fue construida por Mitsubishi Heavy Industries, bajo el diseño tecnológico de CHEMICO en 1.972. La capacidad de diseño es de 600 TMD y la capacidad de producción actual es de 660 TMD, por un rediseño realizado a la instalación en 1.997. El proceso se basa en la reformación del gas natural.
PROCESO DE HABER En el año 1918, el químico alemán Fritz Haber (1868-1934) obtuvo el Premio Nobel de
Química por sus investigaciones sobre la termodinámica de las reacciones gaseosas; estas investigaciones derivaron, en 1913, en el proceso de producción de amoniaco a escala
industrial, que aún hoy se utiliza, y que lleva su nombre: proceso Haber . Aunque existen
5
modificaciones posteriores de este método, lo cierto es que todos están basados en el proceso
Haber. El proceso permite comprender los factores cinéticos y termodinámicos que influyen en las velocidades de reacción y en la evolución de los equilibrios químicos. Esto y la abundancia del uso del amoniaco en la vida cotidiana y en otros muchos procesos, hacen que el proceso
Haber combine muy bien la teoría con la utilidad práctica de la química. Puesto que el amoniaco es un compuesto muy utilizado como materia prima para la elaboración de tintes, plásticos, fertilizantes, fibras sintéticas y explosivos, durante la I Guerra Mundial se produjeron en los Estados Unidos grandes cantidades de amoniaco por el método
de la cianamida . Cuando el carburo cálcico se calienta a 1100ºC en presencia de nitrógeno, se forma cianamida cálcica, CaCN2, que, tratada al vapor, desprende amoniaco.
PROCESO DE LA CIANAMIDA 1ª. Se calienta caliza y coque conjuntamente en un horno eléctrico, formándose carburo cálcico: CO3Ca + 4C
C2Ca + 3CO
2ª. Se pasa nitrógeno obtenido del aire líquido sobre carburo cálcico machacado que contiene un poco de cloruro o fluoruro cálcico, y calentando a unos 1000 ºC. En la reacción se forma cianamida cálcica y carbón: C2Ca + N2
CaCN2 + C
3ª. La cianamida se agita primero con agua fría para descomponer todo el carburo cálcico no transformado, y luego se trata con vapor de agua a presión en un autoclave. En estas condiciones se produce amoniaco: CaCN2 + 3 H2O
CO3Ca + 2 NH3
No obstante, la cianamida es un compuesto altamente tóxico, por lo que el procedimiento cayó en desuso y en la actualidad sólo se utiliza a nivel industrial el proceso Haber .
6
Existen métodos de obtener amoniaco que no son de escala industrial como:
Obtención de amoniaco a nivel de laboratorio: puede prepararse pequeñas cantidades de amoniaco relativamente puro, calentando una solución que contenga iones NH 4 + y OH-.
Producción de amoniaco por bacterias: el amoniaco comercial se obtiene también de la destilación destructiva de desperdicios de proteína animal (pieles, cuernos y pezuñas), que son productos secundarios de la industria de conservas de carne. Ña destilación destructiva del carbón mineral origina como producto secundario un gas rico en amoniaco, así como en hidrocarburos. El amoniaco se separa haciendo burbujear el gas a través de ácido sulfúrico diluido. El sulfato de amonio asi obtenido se hace cristalizar de su disolución y se vende directamente en el comercio como fertilizante.
A comienzos del siglo XX, la demanda de amoniaco era mucho mayor a las reservas naturales que se tenían. Muchos investigadores trabajan en sintetizar el amoniaco partiendo del nitrógeno del aire. Haber lo logró. La reacción se logra realizar con un rendimiento aceptable, bajo condiciones de alta presión y temperatura, y mediando un catalizador de hierro, potasio y óxidos de aluminio.
El
nitrógeno
es un elemento muy abundante en la atmósfera, el aire que nos rodea está compuesto por un 78% de nitrógeno. La dificultad para combinarlo con hidrógeno para formar amoníaco radica en que la molécula de N2 es muy estable, gracias a sus enlaces triples, y es químicamente bastante inerte. En el proceso Haber se obtiene nitrógeno gaseoso , N2, por licuefacción parcial del aire o haciéndolo pasar a través de coque al rojo. El nitrógeno así obtenido se mezcla con hidrógeno puro, conduciendo la mezcla a lo largo de unos tubos convertidores rellenos de una masa catalítica porosa, que generalmente está compuesta por óxidos de hierro y pequeñas cantidades de óxidos de potasio y aluminio.
7
DESCRIPCIÓN DEL DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE AMONIACO El amoniaco es obtenido industrialmente por el proceso Haber- Bosch utilizando catalizadores de hierro aluminio y níquel; en general el proceso tiene un rendimiento del 15% es por esto que mucho de la materia que llega al final del proceso se recircula para aprovechar al máximo los materiales con que se sintetiza en amoniaco. Las materias primas son el nitrógeno (N 2) y el hidrógeno (H2), existen 4 métodos para la obtención del hidrógeno y es en esto en que se diferencian los distintos procesos para sintetizar amoniaco. Los métodos son:
Reformado con Vapor de Hidrocarburos livianos
Oxidación Parcial de Hidrocarburos pesados
Gasificación del Carbón
Electrólisis del Agua.
Cabe destacar que aunque existen varios métodos de obtención de amoniaco, todos derivan del método Haber- Bosch, se diferencian uno del otro en la forma de obtener el hidrógeno necesario para la reacción. La descripción del diagrama de flujo del proceso de producción se hará referida al método de reformado con vapor.
PRODUCCIÓN DEL GAS DE SÍNTESIS POR REFORMADO CON VAPOR. Se parte del gas natural constituido por una mezcla de hidrocarburos siendo el 80-90% metano (CH4) para obtener el H 2 necesario para la síntesis de NH 3. Las conversiones de todo el proceso son realizadas en reactores y hornos de reformación con catalizadores especificados según el tipo de proceso (reacción) que se realiza en cada uno. El proceso tiene como finalidad la obtención de amoniaco a partir del hidrogeno y nitrógeno. El hidrogeno se obtiene de la reacción del gas natural con vapor de agua (reformación) y el nitrógeno, a partir del aire que se alimenta al reformador secundario. El proceso consta de varias etapas: Hidrodesulfuración
Reformación 8
Conversión de CO
Remoción de CO 2
Metanación
Síntesis
Refrigeración
Almacenamiento
HIDRODESULFURACIÓN DEL GAS NATURAL
En esta etapa del proceso se lleva a cabo el tratamiento preliminar del Gas Natural, eliminando de éste los componentes dañinos (compuestos de azufre) capaces de envenenar a los catalizadores en la etapa de Reformación, imprescindibles para obtener el producto deseado y con la calidad requerida. La Hidrodesulfuración se compone de la Hidrogenación y Desulfuración del Gas Natural.
Hidrogenación del Gas Natural
El gas al llegar desde la subestación, a una presión de 21 kg/cm2, se mezcla con una corriente rica en hidrógeno gaseoso cuya presión es de 18-19 kg/cm2 aproximadamente, controlando así la presión de entrada del Gas Natural. La corriente de hidrógeno proviene de la Unidad de Recuperación de Hidrógeno (P.S.A.). La mezcla de gas natural e hidrógeno pasa al compresor CC-803 donde aumenta presión y temperatura hasta 30-33 kg/cm2 y 80-90°C; luego la corriente se precalienta en el túnel de convección H-702A/B hasta 350-400°C. La mezcla es alimentada al hidrogenador SR-701C donde los compuestos orgánicos de azufre reaccionan con hidrógeno gaseoso para formar sulfuro de hidrógeno (H2S). El catalizador que se emplea en esta etapa contiene centros activos de cobalto y molibdeno (Co/Mo); el volumen del mismo en el hidrogenador es de 9 m3. Las reacciones de Hidrogenación que se llevan a cabo son: () + ()
() + ()
() + () () + () () + ()
( )
() () ()
() ( )
() ( ) 9
= () + ()
− () ()
Desulfuración del Gas Natural
Los otros dos reactores, son los desulfuradores, donde se utiliza un catalizador de oxido de zinc, como elemento activo, para hacer que precipite el azufre contenido en la corriente del gas de proceso en forma de sulfuro de zinc (ZnS). Este catalizador tiene una vida útil de tres años aproximadamente y debe ser preservado del exceso de agua ya que ésta lo oxida reduciendo notablemente su efectividad. La corriente que sale del hidrogenador SR-701C entra a los desulfuradores SR-701 A/B, que se encuentran conectados en serie (también pueden operar en paralelo). El sulfuro de hidrógeno producido en la Hidrogenación queda retenido en el lecho de óxido de zinc por una adsorción química. La reacción se lleva a cabo a unos 370°C aproximadamente y cada desulfurador contiene un volumen de 8 m3 de óxido de zinc. Las principales reacciones son: () + ()
()
() + ()
()
() ()
El parámetro de control que se toma en cuenta es la concentración de sulfuro de hidrógeno a la salida de los desulfuradores SR-701A/B, la cual debe ser menor a 0,2 ppm.
REFORMACIÓN DEL GAS NATURAL
En esta etapa se produce hidrógeno para la síntesis de Amoníaco; definiendo así la utilidad de la misma. Se compone básicamente de Reformación Primaria (formación de H2, CO y CO2) y Reformación Secundaria (completar la conversión del metano a H2, CO y CO2; además se inyecta aire para aprovechar el nitrógeno de éste).
Reformación Primaria: A la salida de los desulfuradores SR-701A/B, el gas natural ya
purificado es mezclado con una corriente de vapor de 30 kg/cm2 (V-30), donde se controla que la relación Vapor/Gas sea mayor a 3 (% másico). La mezcla entra al túnel de convección 10
H-704, donde incrementa su temperatura hasta 540°C aproximadamente y entra al Reformador Primario A-701. El Reformador Primario es de forma circular y tiene 224 tubos de 85,2 mm de diámetro, con 42 quemadores laterales; el catalizador empleado es de óxido de níquel soportado en alúmina y el volumen utilizado es de aproximadamente 13 m 3.. En este reactor se lleva a cabo la reformación del gas natural, formando hidrógeno gaseoso; también se favorece, en presencia de vapor, la conversión del monóxido de carbono a dióxido de carbono (en menor proporción ya que esta reacción es exotérmica y la de reformación es endotérmica). La reacción que se da en el A-701 son es que se muestra a continuación; entre los parámetros de control que se consideran está la concentración de metano residual a la salida del equipo, que se controla en un rango de valores de 9,5 y 12,0% (composición molar).
, ∆
() + ()
()
()
Reformación Secundaría: La corriente a la salida del Reformador Primario A-701 entra
al Reformador Secundario A-702. En esta etapa se inyecta el aire ya caliente por el tope del convertidor y se produce la reacción de combustión del metano y la formación de agua, por la reacción entre el oxígeno del aire y el hidrógeno formado en la etapa anterior. El suministro de aire tiene como objetivo proporcionar el nitrógeno necesario para la reacción de síntesis de Amoníaco y generar calor para aprovecharlo en la reacción de reformación que se da en el lecho del mismo convertidor A-702. El catalizador utilizado es de óxido de níquel soportado en alúmina y el volumen empleado es 14,6 m3. En el tope del reformador secundario, el gas de proceso se mezcla con aire precalentado en cantidades que se determinan de acuerdo a los requerimientos de nitrógeno. Las reacciones ocurridas son: () + () + ()
() + () + ()
() + () +
() + () + () + 11
() + () + ()
() + () + () +
Como en el lecho de este reformador hay catalizador de níquel, también se producen las siguientes
reacciones: () + () () + ()
() + () (é) () + () + (é)
Se prevé que la concentración de metano residual a la salida del A-702 esté entre 0,15 y 0,30% (composición molar).
CONVERSIÓN DEL MONÓXIDO DE CARBONO
La sección de Conversión es la encargada de hacer reaccionar el monóxido de carbono con vapor de agua para formar dióxido de carbono, que puede ser removido fácilmente en la siguiente sección de la planta (Remoción de CO 2) y aprovecharlo como materia prima en el proceso de producción de Urea. En esta etapa se busca favorecer la cinética de la reacción (Conversión de Alta/HTS) y la termodinámica (Conversión de Baja/LTS), utilizando dos convertidores para tal fin (A-703 y A-705).
Conversión de Alta (HTS)
La corriente a la salida del A-702 pasa por el equipo F-705 (caldera de calor residual de gas reformado) y por el F-702 (precalentador de metanación) para aprovechar el calor de la línea, generando así vapor y a su vez enfriando la corriente, ya que el convertidor A-703 opera a temperatura menor. A la salida del F-702 la corriente se mezcla con vapor de 30 kg/cm2 y luego entra al A-703 donde ocurre la reacción en presencia de un catalizador de Fe/Cr soportado en alúmina. La temperatura a la entrada del reactor debe estar en 360°C aproximadamente y presenta un incremento de 60°C, ya que la reacción es exotérmica: () + ()
() + () +
El volumen de catalizador utilizado es aproximadamente 34 m 3 y es distribuido en dos lechos. Se considera la concentración molar del monóxido de carbono a la salida del convertidor A703 (HTS) como parámetro de control; ésta debe estar entre 2,0-2,4%. 12
Conversión de Baja (LTS).
La corriente a la salida del convertidor A-703 se enfría aprovechando el calor para generar vapor en las calderas de alta y baja presión de gas convertido (F-703 / V-100 y F-706 / V-10); luego la corriente entra al convertidor A-705 (LTS), en donde se lleva a cabo la reacción de transformación del monóxido de carbono en presencia de un catalizador con centros activos de Zn/Cu soportado en alúmina. El volumen utilizado de catalizador es de 34,5 m3, distribuido en dos lechos. La reacción que ocurre es la misma que se da en el convertidor de alta pero a condiciones diferentes. La temperatura a la entrada del A-705 es aproximadamente 207°C y presenta un incremento de 20°C. En esta etapa del proceso la concentración de monóxido a la salida del A-705 es muy baja. Se debe controlar muy bien la temperatura de reacción ya que el catalizador es sensible a ésta y se puede dañar si se incrementa por encima de 220°C. A la salida del A-705 (LTS) la concentración molar del monóxido de carbono se controla en 0,15-0,38%.
LAVADO O REMOCIÓN DE CO2
Las secciones de Reformación y Conversión dejan una alta cantidad de dióxido de carbono en el gas (18-20%, composición molar); éste compuesto es nocivo para el catalizador de síntesis y por ello se emplean soluciones de aminas (TEA, trietanolamina y MEA, monoetanolamina) que permiten absorberlo y luego despojarlo, para enviarlo a la planta de Urea donde es utilizado como materia prima.
Remoción con TEA El gas reformado, proveniente del A-705, pasa por una serie de
intercambiadores (F-753, F-757, F-758A/B y F-760) para disminuir la temperatura hasta 70°C aproximadamente; luego entra por el fondo a la columna absorbedora C-751 y se pone en contacto con la solución de TEA a contracorriente, la cual es enfriada hasta 70°C en el F-759 antes de entrar a la C-751. En la columna C-751 se absorbe parte del CO2; la solución rica en el gas sale por el fondo de la misma y es enviada a la despojadora C-753, donde se opera a baja presión y alta temperatura para permitir la separación del CO2. El CO2 removido se envía a la planta de Urea. La reacción de absorción química es exotérmica y desarrolla unas 350 kCal, por cada kg de CO2 absorbido en una solución de TEA al 30% p/p: 2R 3 N + CO2 + H2O ↔ (R 3 NH)2++ + CO3- + Calor 13
Remoción con MEA
El gas reformado a la salida de la columna C-751 se enfría aún mas en el F-751 y pasa por el separador SR-752; luego es enviado a la segunda columna de absorción C-752 (a una temperatura de 46°C), donde se pone en contacto con una solución de MEA a contracorriente, previamente enfriada en el F-756 hasta 46°C. En la torre C-752 se absorbe el remanente de CO2 ; la solución rica en el gas sale por el fondo y es enviada a la despojadora C-754, donde se opera a baja presión y alta temperatura para permitir la separación del CO2, y así enviarlo a la planta de Urea. La reacción de absorción química es exotérmica y desarrolla unas 450 kCal por cada kg de CO2 absorbido en una solución de MEA al 30% p/p: 2RNH2 + CO2 +H2O
↔
(RNH3)2++ + CO3- + calor
El parámetro de control en ésta etapa del proceso es la concentración de CO2 a la salida de la columna absorbedora C-752, que debe estar por debajo de 500 ppm. El problema común es ésta sección es la corrosión producida por las aminas. Se piensa que es debido a la reacción entre hierro metálico de los equipos y el ácido carbónico, que al calentarse y al liberarse del CO2 precipita como carbonato de hierro insoluble. En el sistema de remoción de CO2 con MEA se utilizan inhibidores de corrosión a base de vanadio y antimonio.
METANACIÓN
El gas reformado sale de la sección de Remoción de CO2 con trazas de CO y CO2, lo que puede dificultar la operatividad del convertidor de síntesis de amoníaco, envenenando el catalizador. Esta corriente se precalienta en los intercambiadores de calor F-701 y F-702 y luego entra al convertidor A-704, donde ocurre la conversión del CO y CO 2 a metano. Las reacciones que se llevan a cabo en ésta sección son las siguientes: CO + 3H2
→ CH4 + H2O + calor
CO2 + 4H2
→ CH4 + 2H2O + calor
Éstas ocurren en presencia de un catalizador con centros activos de óxido de níquel, soportado en alúmina. El convertidor opera a 300°C aproximadamente y el principal parámetro de control en el gas a la salida del convertidor A-704 es la concentración de monóxido y dióxido 14
de carbono, que sumadas no deben pasar los 10 ppm. Además se consideran otras variables de control, como la relación H2/N2 (3:1), ya que justo en ésta etapa el gas reformado se considera listo para la síntesis de amoníaco.
SÍNTESIS DE AMONÍACO
El gas producido en la sección de reformación se comprime en varias etapas en el compresor CC-801, hasta la presión requerida para la Síntesis de Amoníaco (180 kg/cm2). El compresor de gas de síntesis y gas de reciclo están en un eje común, movido por la turbina de vapor TV801; consta de cuatro etapas. La corriente de gas a la salida de la C-801 (torre de refrigeración automática), donde se realiza el lavado de gas reformado, entra a la primera etapa del compresor de síntesis; luego pasa a los intercambiadores F-801 y F-802 A/B para entrar al SR-801. Entra a la segunda etapa del compresor (CC-801) y pasa a la tercera; ésta corriente se conoce como gas de reemplazo. A la salida de la tercera etapa se mezcla con el gas que viene del convertidor de síntesis A-801, y pasa por los intercambiadores de calor F-812 y F-813 A/B y por el separador SR-809. Luego entra al F-814 A/B y finalmente entra a la cuarta etapa del compresor (CC-801), donde adquiere la presión necesaria para entrar al convertidor A-801. La síntesis del amoníaco se lleva a cabo en presencia de un catalizador con centros activos de óxido de hierro, a través de una reacción exotérmica y con disminución de volumen o moles (favorecida por las bajas temperaturas y altas presiones), por medio de la siguiente reacción: + 3
→ 2 +
El convertidor A-801 es de flujo axial y consta de tres lechos catalíticos con doce termocuplas en el primero, seis en el segundo y seis en el tercero. El producto de reacción es separado en el SR-809 y almacenado en el SR-811 a – 6°C y 20 kg/ cm2 aproximadamente; desde aquí el amoníaco es enviado al SR- 853, para luego ser bombeado a través de la PC-851 A/B a los distintos intercambiadores de calor que operan con éste líquido como refrigerante (F-813, F814 A/B, F-851, F-802, F-820). Unidad de P.S.A. La unidad de P.S.A. (Pressure Swing Adsorbtion) de la planta de amoníaco se encarga de procesar la corriente de gas de purga de la sección de Síntesis de la planta para recuperar el Hidrógeno contenido en ella y retornarlo a la entrada del compresor CC-801. 15
La
unidad
consta
de
cinco (5)
torres adsorbedoras
(SR-
821/822/823/824/825) que contienen tres (3) lechos adsorbentes cada una. Los lechos están compuestos, siguiendo el sentido del flujo de gas, por: 1er. Lecho: Alúmina Amorfa. En este lecho queda retenida el agua presente en la corriente de gas. 2do. Lecho: Carbón Activado. Adsorbe el metano, dióxido de carbono y los hidrocarburos remanentes en la corriente. 3er. Lecho: Silicato de Aluminio. Este último lecho retiene el nitrógeno y el monóxido de carbono presentes en el gas. Como parámetro de control se toma la concentración del hidrógeno en la corriente de descarga de las torres, que debe ser mayor al 99% p/p.
REFRIGERACIÓN Y ALMACENAMIENTO
Esta sección prepara el amoníaco líquido a diferentes temperaturas y lo hace recircular como refrigerante. Los intercambiadores de calor F-813, F-814 A/B, F-851, F-802 y F-820 operan con amoníaco líquido frío; la descarga del SR- 853 y el F-806 A/B operan con amoníaco líquido caliente, que sale del SR-855. El amoníaco líquido, ya caliente, que regresa de los intercambiadores de calor, fluye a través de una serie de separadores (SR 853/.../857) donde se expande y baja su temperatura como consecuencia de esa expansión. Los vapores producidos se envían al compresor de refrigeración de cinco etapas CC-851, donde se comprimen y regresan a los separadores SR 853-857, para expandirse nuevamente. El almacenamiento se realiza en dos tanques, SR-860 y SR-860A, con una capacidad de almacenamiento de 3.000 y 10.000 TM respectivamente. La temperatura del amoníaco líquido se mantiene alrededor de los -28 – (-32)°C y la presión de los vapores se controla en 0,035 kg/cm2.
16
Figura 1. DIAGRAMA DE BLOQUE DE LA PLANTA DE AMONIACO
17
FIGURA 2. DIAGRAMA DE LA SECCIÓN DE HIDRODESULFURACION DE LA PLANTA DE AMONIACO.
18
Figura 3. DIAGRAMA DE LA SECCIÓN DE REFORMACIÓN DE LA PLANTA DE AMONIACO.
19
Figura 4. DIAGRAMA DE LA SECCIÓN DE CONVERSIÓN DE LA PLANTA DE AMONIACO.
20
Figura 5. DIAGRAMA DE LA SECCIÓN LAVADO DE CO 2 CON TEA DE LA PLANTA DE AMONIACO.
21
Figura 6. DIAGRAMA DE LA SECCIÓN LAVADO DE CO 2 CON MEA DE LA PLANTA DE AMONIACO.
22
Figura 7. DIAGRAMA DE LA SECCIÓN DE METANACIÓN DE LA PLANTA DE AMONIACO.
23
Figura 8. DIAGRAMA DE LA SECCIÓN DE SÍNTESIS DE LA PLANTA DE AMONIACO.
24
Diagrama de la sección de Refrigera
Figura 9. DIAGRAMA DE LA SECCIÓN DE REFRIGERACIÓN DE LA PLANTA DE AMONIACO.
25
USO Y APLICACIONES DEL AMONÍACO Se emplea en distintas aplicaciones industriales, como la producción de plásticos, fertilizantes, fibras, explosivos, hidracina, aminas, amidas, nitrilos y otros compuestos orgánicos de nitrógeno que sirven de productos intermedios en la fabricación de tintes y productos farmacéuticos. Entre los productos inorgánicos que se fabrican a partir del amoniaco destacan el ácido nítrico, la urea y el cianuro de sodio. El amoniaco también se utiliza en medidas de protección para el medio ambiente, por ejemplo, para eliminar de los gases de combustión. El amoniaco líquido es un disolvente destacado y también se utiliza como refrigerante. Dependiendo de la concentración del amoníaco, éste puede usarse para fines distintos: 1.
El amoníaco concentrado al 15 % se usa para limpieza doméstica como
desengrasante, debido que su
uso principal está basado en su gran capacidad
desengrasante, por lo que es idóneo para la limpieza de azulejos, cristales, filtros de campanas extractoras, etc. 2.
Concentrado al 25 % o más el amoníaco es usado para fines industriales.
3.
Es importante no mezclar amoníaco con hipoclorito de sodio (lejía) ya que
reaccionaría generando un gas irritante y muy tóxico. 4.
Ideal para limpiar tejidos, moquetas y alfombras, entre otros.
5.
Elimina restos de crema hidratante, desodorante o maquillaje en la ropa.
6.
Suprime las huellas de los dedos sobre el mobiliario, así como manchas de zumo
y sangre. 7.
Aplicado con un bastoncillo limpia los agujeros de la plancha.
8.
Elimina las manchas de grasa en las zapatillas.
9.
Es adecuado para la limpieza de objetos de plata.
10.
También es empleado para quitar el brillo al barniz y a la cera, así que es
recomendable utilizarlo cuando se quiera decapar alguna superficie, para darle posteriormente una nueva capa.
26
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Pequiven: Complejo Petroquímico Morón (2009). Disponible en: http://usmpetrolero.wordpress.com/category/complejo-petroquimico-moron/ Consultado el día 11 de mayo de 2015. [2] Químitube.com (2012). Disponible en: http://www.quimitube.com/produccionindustrial-amoniaco. Consultado el día 11 de mayo de 2015. [3]ApoyoDomiciliario(2011).Disponibleen:http://apoyodomiciliario.blogspot.com/2011 /05/aplicaciones-del-amoniaco.html. Consultado el día 11 de mayo de 2015 [4] Descripción de la industria química del amoniaco (s.f) Disponible en: http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/5145/fichero/5.+Descripci%F3n+de+la+industria +qu%EDmica+del+amoniaco.pdf. Consultado el día 09 de mayo de 2015. [5]
Proceso
Haber.
Documento
en
línea.
Disponible
en:
http://quimica.laguia2000.com/reacciones-quimicas/proceso-de-haber. Consultado el día 08 de mayo de 2015. [6]
Proceso
del
Amoniaco.
Documento
en
línea.
Disponible
en:
http://l.facebook.com/lsr.php?u=http%3A%2F%2Fes.slideshare.net%2Fibaldiris%2Fpro riesgos%3Frelated%3D1&ext=1431400147&hash=AclPVsSJq_2xdlNul03hH5jEYfAN V5e1u6FUQ5IuIEUmGg. Consultado el día 8 de mayo de 2015.
27
