METANOL, PRODUCTO DERIVADO DEL GAS NATURAL
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CAPITULO 12 M ETAN OL, PRO PRODUCTO DUCTO DERI VADO DEL GAS NATURAL 12.1
INTRODUCCION
El metanol, también conocido como alcohol metílico (CH3OH, PM=32.04), es un pro duc to químico qu ímico importan te en el mercado mundial porque es una materia prima para varios productos químicos orgánicos, tales como formalde hído y Metil terbutil éter. Se caracteriza por ser un líquido claro y transparente con olor suave. Es miscible con otros alcoholes, con agua y con muchos otros compuestos químicos orgánicos. Sus propi edades edad es fisicoq fi sicoq uímic as se muestran muest ran e n la tabla 12.1. 12.1. El metanol es un líquido primario producido a partir de combustibles fósiles, renovables y no renovables, que contiene carbono e hid rógeno, a través de un proceso proceso que incluye desulfurización, síntesis y purifi cación.
12.2 12 .2
ASPECTOS GENERALES GENERALES DE METHANEX CHILE
Esta compañía, inicialmente conocida como Cape Horn Methanol, inició la construcción de su primera planta de metanol, luego de firmarse en Diciembre de 1985 un contrato de inversión extranjera con el Estado de Chile, al amparo del Decreto ley N° 600. La construcción de la primera planta, que está ubicada en la localidad de Cabo Negro, dis tante 28 Km al norte de Punta Arenas , XII Regió n, fue constru ida por la Constructora Tierra del Fuego. La inversión inicial superó los US$ 280 millones, comenzó sus operaciones durante Octubre de 1988 y realizó su primer embarque de exportación en Noviem bre de ese mism o año. Aún cuando la capacidad nominal de diseño fue de 750.000 toneladas métricas por año, luego de sucesivas mejoras en sus instalaciones y en su operación, la producción de esta primera unidad alcanzó alcanzó las 850.000 850.000 ton/año, lo que la convertí convertía ya d esde su s inici os, en la mayor planta del mundo considerando un solo tren de producción de metanol. Desde el inicio de sus operaciones hasta fines de 1996, la planta 1 ha producido una cifra cercana a 6,5 millones de toneladas de metanol de alto grado de pureza, el 95% del cual ha sido exportado a los mercados de Norteamérica, Asia, Europa, Africa y América Latina. El 5% restan te se ha vendid o y consumido en Ch ile. Debido a la alta demanda que el metanol ha tenido en los mercados internacionales, Methanex Corporation decidió ampliar su capacidad de producción en Chile , mediante la construcción de una segunda planta adyacente a la primera, cuyas obras se iniciaron a comienzos de 1995.
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Tabla 12.1: Propiedades fisicoquímicas del metanol. Peso molecular
32.04
Gravedad específica
0.7925
Calor específico [cal/mg °C]
0.861
Tensión superficial en aire [dinas/cm a 20°C]
22.4
Viscosidad líquida [ cp a 25°C ]
0.541
Punto de fusión [ °C ]
-97.8
Coeficiente expansión térmica [ mm/°C a 20°C]
1.26 × 10-3
Indice de refracción [ 20°C]
1.3284
Constante dieléctrica [ 25°C]
32.7
Punto de inflamación [ °C ] Cápsula abierta
16
Cápsula cerrada
12
Punto de ebullición [ 760 mmHg, °C ]
64.6
Calor de combustión [ cal/g a 25°C ] Gas
5696
Líquido
541 3
Calor de evaporación [ cal/gm a 64.6°C ]
263.3
Densidad relativa del vapor [ aire=1 ]
1.11
Limite inflamabilidad/combustibilidad en aire Bajo, %vol.
6.0
Alto, %vol.
36.5
Temperatura autoignición [ °C ]
385/470
Presión crítica [ atm ]
78.7
Temperatura crítica [ °C ]
240.0
Fuente: Catálogo explicativo Methanex Latinoamérica.
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Para permanecer con el abastecimiento de gas natural, se suscribieron contratos con la Empresa Nacional del Petróleo y con un alto grupo de proveedores argentinos. El 70% del gas natural requerido llega desde los yacimientos argentinos a través del paso Bandurria desde donde se envía a las instalaciones de ENAP, que agrega el 30% restante y lo envía a la Planta 2 por el mismo gasoducto que abastece la Planta 1. La segunda unidad de producción, entró en operaciones en diciembre de 1996 y tiene una capacidad nominal de 900.000 toneladas métricas anuales, con lo cual, desde fines de 1996 Methanex produce en Chile sobre 1.700.000 toneladas métricas anuales de metanol. La tercera unidad de producción será de la misma capacidad que la Planta 2, totalizando para me diados de 1999, una capacidad de producción global del complejo superior a las 2.700.000 toneladas métricas anuales de metanol.
12.3
PROCESO PRODUCTIVO DE METHANEX
Las materias básicas para la producción del metanol son gas natural y agua. El pro ceso de prod ucci ón puede ser sepa rado en las siguient es cuat ro etapas principales : Desulfurización, Reformación, Síntesis y purificación. La eliminación de trazas de azufre del gas natural es crítica ya que en este elemento puede envenenar el catalizador de reformación. La desulfurización se efectúa convirtiendo primeramente los compuestos orgánicos de azufre en sulfuro de hidrógeno sobre un c ataliza dor de co balto – molibdeno a 371°C con una pequeña parte de gas de síntesis rico en hidrógeno. El gas se pasa a continuación por un lecho de oxido de zinc en el cual se absorbe el sulfuro de hidrógeno. El gas natural purificado se alimenta a la sección de Reformación en la que es mezclado con vapor y transformado en gas de síntesis a alrededor de 860°C sobre un catalizador de níquel, según la reacc ión: CH O(vapor) ⇒ ⇒ 4 + H 2
CO +3H 2
La energía liberada por los gases que abandonan la sección de Reformación se recupera para la producción de vapor de alta presión. El gas de síntesis enfriado se comprime mediante un compresor de tres etapas a 40000 HP, y se mezcla con gas de reciclo antes de su ingreso a la etapa de reacción. En la Planta 1 la reacción se produce en cuatro reactores esféricos que contienen catalizador de cobre – zinc a alrededor de 250°C y 100 atmósferas de presión. En la planta 2 existe un solo reactor de capacidad total igual a la de los cuatro esféricos de la Planta 1 y con las mismas funciones . La energía de está reacción exotérmica se utiliza en la Planta 1 para generar el vapor requerido por el generador de energía eléctrica que provee la mayor parte de las necesidades de electricidad y en la planta 2 el vapor se utiliza en el proceso de reformación en el horno. El gas que sale de los reactores se enfría y el metanol crudo es separado del gas no convertido el que se recicla y mezcla con gas de síntesis fresco. El metanol crudo, que contiene aproximadamente 20 % de agua, trazas de hidrocarburos y otras impurezas, se alimenta a la sección de Purificación que cuenta con dos torres de destilación. La primera extrae hidrocarburos livianos, acetona, ésteres, aminas, aldehidos y todos los gases disueltos. La segunda columna extrae el agua, el etanol y los hidrocarb uros pesados .
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El metanol con un grado de pureza mínimo del 99.85% se almacena. Después de controlar su calidad, en cuatro estanques de almacenamiento de 40.000 toneladas métricas de capacidad cada uno. El producto final se bombea desde los estanques de almacenamiento hacia las instalaciones de embarque ubicadas sobre el Estrecho de Magallanes, contiguas a l a planta. En la figura 12.1 se esquematiza el proceso antes explicado y en una manera más profunda se muest ra la figura 12.2 con el proceso de Cape Horn Methanol. El complejo Cape Horn cuenta con dos plantas en operación y una tercera en construcción, la que se espera comience a operar durante el primer semestre de 1999. La capacidad conjunta de diseño de las Plantas 1 y 2 es de 4968 toneladas métricas diarias, en tanto que la tercera tendrá una capacidad de 2700 toneladas métricas diarias, con lo que la producción total del complejo para 1999 será de 7668 toneladas métricas diarias, el mayor de Methanex Corporation y del mundo. La planta 3, que se encuentra en construcción, tendrá similares características a la planta 2. La tabla 12.2 presenta las características de las diferentes plantas (1 y 2).
Gas natural
Compresión
Sección de desulfurización
Sección de síntesis
Sección de reformación
Sección de purificación
Intercambiadores de calor
Enfriamiento
Control de producto
Almacenamiento
Carguío y embarque
Figura 12.1: Aspectos destacados del proceso en la planta cape explicativo Methanex Latinoamérica).
horn (Catálogo
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Tabla 12.2: Características planta 1 y 2 Características
Pl anta 1 (1988)
Producto terminado
Pl ant a 2 (1996)
Tot al
Metanol(alcohol metílico) Grado “AA”
Capacidad de diseño(TM/día)
2.268
2.700
M.W. Kellogg/BASF
John Brown/ICL
Gas natural (MM3/día)
2.400
2.500
4.900
Agua de mar (MM3/día)
180
52
232
Aire (MM3/día)
52
52
104
Energía eléctrica(MW)
13
7
20
Agua desalinizada (MM 3/día)
4
2
6
Agua desmineralizada (MM /día)
7
7
14
Agua potable (M3/día)
144
50
194
Nitrógeno (NM/hora)
600
-
600
Vapor (TM/hora)
480
480
960
Capacidad almacenamiento(MTM)
160
-
160
Capacidad de carga(TM/hora)
3.000
-
3.000
Frecuencia embarques(Barcos/mes)
3a4
3a4
6a8
Tipo de tecnología
4.968
Consumos principales
Servicios principales
3
Almacenamiento y carguío
Fuente: Catálogo explicativo Methanex Latinoamérica.
12.4
USOS DEL METANOL
Su uso primario es como materia prima o componente intermedio para la obtención de otros productos químicos orgánicos. Entre los muchos procesos que requieren metanol grado premium como base se destacan como principales 1) la oxidación/deshidratación catalítica del metanol para producir formald ehído y 2) la reacción con monóxido de carbono para obtener ácido acético. El formaldehido y el ácido acético son componentes importantes para muchos procesos en la industria química. El metanol se utiliza en la fabricación de una amplia gama de productos, según detalle que se muestra en la tabla 12.3.
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Tabla 12.3: Productos fabricados a partir del metanol. METANOL (CH OH) 3
OTROS PRODUCTOS QUÍMCOS. Producto químico intermedio para muchos otros productos, fluído lavaparabrisas.
FORMALDEHIDO. PLASTICOS: Envases, partes automóviles, elementos electrícos, tuberías y accesorios, vajilla ADHESIVOS: Tableros aglomerados, madera terciada, muebles
DIMETIL TEREFTALATO Fibras de poliéster, resinas, películas
METIL TERBUTIL ETER(MTBE) Componentes para gasolinas de alto octanaje y oxigenados
TERAMIL METIL ETER Componentes para gasolinas de alto octanaje y oxigenados
METIL METACRILATO Recubrimientos: Pinturas látex, resinas para barnices y esmaltes. Aditivos para aceites, recubrimientos para cuero, papel y textiles, ceras para pisos
METILAMINA Fibras acrílicas, pesticidas, tratamiento de aguas
ACIDO ACETICO Adhesivos, películas, textiles, pinturas, tintas
SOLVENTES COMBUSTIBLE M85, M100, generación electricidad
Fuente: Catálogo explicativo Methanex Latinoamérica.
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