Obtención de Metanol

PRESENTA PRES ENTACION CION CORP CORPORAT ORATIVA IVA DE METHRNEX OBTENCIÓN DE METANOL METANOL Originaria Origi nariamente mente se produc producía ía meta metanol nol por dest destilaci ilación ón destr destructi uctiva va de asti as till llas as de ma made dera ra.. Es Esta ta ma mate teri ria a pr prim ima a co cond nduj ujo o a su no nomb mbre re de alcohol de madera. Este proceso consiste en destilar la madera en ausencia de aire a unos 400 °C formándose gases combustibles CO! C"#4! #"$! empleados en el calentamiento de las retortas% un destilado acuoso &ue se conoce como ácido pirole'oso ( &ue contiene un )*+, de ácido ac-tico! "*, de metanol ( un 0./, de acetona% un al&uitrán de madera! base para la preparación de antis-pticos ( desinfectantes% ( carbón vegetal &ue &ueda como residuo en las retortas.  ctualmente! todo el metanol producido mundialmente se sinteti1a mediante un proceso catalítico a partir de monó2ido de carbono e hidrógeno. Esta reacción emplea altas temperaturas ( presiones! ( necesita reactores industriales grandes ( complicados. CO 3 CO" 3 #"

C#O#

a reacción se produce a una temperatura de 00*400 °C ( a una presión de "00*00 atm. os catali1adores usados son 5nO o Cr "O. El gas de síntesis CO 3 # "$ se puede obtener de distintas formas. os distintos procesos productivos se diferencian entre sí precisamente por este hecho. ctualmente el proceso más ampliamente usado para la obtención del gas de síntesis es a partir de la combustión parcial del gas natural en presencia de vapor de agua.

6as 7atural 3 8apor de gua

CO 3 CO" 3 #"

9in embargo el gas de síntesis tambi-n se puede obtener a partir de la combustión parcial de me1clas de hidrocarburos lí&uidos o carbón! en presencia de agua. :e1cla de #idrocarburos í&uidos 3 gua Carbón 3 gua

CO 3 CO" 3 #"

CO 3 CO" 3 #"

En el caso de &ue la materia prima sea el carbón! el gas de síntesis se puede obtener directamente bajo tierra. 9e fracturan los po1os de carbón mediante e2plosivos! se encienden ( se fuer1an aire comprimido ( agua. El carbón encendido genera calor ( el carbono necesarios! ( se produce gas de síntesis. Este proceso se conoce como proceso in situ. Este m-todo no tiene una aplicación industrial difundida. os

procesos

industriales

más

ampliamente

usados!

usando

cual&uiera de las tres alimentaciones gas natural! me1cla de hidrocarburos lí&uidos o carbón$ son los desarrollados por las firmas urgi Corp. e ;mperial Chemical ;ndustries td. ;C;$.

Proceso Lurgi 9e denomina proceso de baja presión para obtener metanol a partir de hidrocarburos gaseosos! lí&uidos o carbón.

El proceso consta de tres etapas bien diferenciadas.

Reforming Es en esta etapa donde se produce la diferencia en el proceso en función del tipo de alimentación. En el caso de &ue la alimentación sea de gas natural! este se desulfuri1a antes de alimentar el reactor. pro2imadamente la mitad de la alimentación entra al primer reactor! el cual está alimentado con vapor de agua a media presión.
CO 3 CO" 3 #"

Esta reacción se produce a )=0 °C ( a 40 atm.

El gas de síntesis más el metano residual &ue sale del primer reactor  se me1cla con la otra mitad de la alimentación previamente desulfuri1ada$. Esta me1cla de gases entra en el segundo reactor! el cual está alimentado por O". Este se proviene de una planta de obtención de o2ígeno a partir de aire. C#4 3 CO 3 CO" 3 O"

CO 3 CO" 3 #"

Esta reacción se produce a +/0 °C. En caso de &ue la alimentación sea lí&uida o carbón! -sta es parcialmente o2idada por O" ( vapor de agua a >400*>/00 °C ( //*?0 atm. El gas así formado consiste en # "! CO con algunas impure1as formadas por pe&ue'as cantidades de CO"! C#4! #"9 ( carbón libre. Esta me1cla pasa luego a otro reactor donde se acondiciona el gas de síntesis eliminándose el carbón libre! el #"9 ( parte del CO "! &uedando el gas listo para alimentar el reactor de metanol. 9íntesis El gas de síntesis se comprime a )0*>00 atm. ( se precalienta. uego alimenta al reactor de síntesis de metanol junto con el gas de recirculación. El reactor urgi es un reactor tubular! cu(os tubos están llenos de catali1ador ( enfriados e2teriormente por agua en ebullición. a temperatura de reacción se mantiene así entre "40*")0 °C. CO 3 #"

C#O# @# A 0

CO" 3 #"

C#O# @# A 0

Bna buena cantidad de calor de reacción se transmite al agua en ebullición obteni-ndose de > a >.4 g. de vapor por g. de metanol.  demás se protege a los catali1adores.

Desti!ci"n El metanol en estado gaseoso &ue abandona el reactor debe ser  purificado. Dara ello primeramente pasa por un intercambiador de calor &ue reduce su temperatura! condensándose el metanol. Este se separa luego por medio de separador! del cual salen gases &ue se condicionan temperatura ( presión adecuadas$ ( se recirculan. El metanol en estado lí&uido &ue sale del separador alimenta una columna de destilación alimentada con vapor de agua a baja presión.
la

torre

de

destilación

sale

el

metanol

en

condiciones

normali1adas. En la página siguiente se puede observar el flo*sheet del proceso urgi de baja presión para obtener metanol lí&uido a partir de gas natural. :ientras &ue en la página siguiente se podrá observar el mismo proceso pero en caso de usar alimentación lí&uida o carbón.

Proceso ICI a diferencia entre los distintos procesos se basa en el reactor de metanol! (a &ue los procesos de obtención de gas de síntesis ( purificación de metanol son similares para todos los procesos. En este caso la síntesis catalítica se produce en un reactor de lecho fluidi1ado! en el cual al gas de síntesis ingresa por la base ( el metanol sale por el tope. El catali1ador se mantiene así fluidi1ado dentro del reactor! el cual es enfriado por agua en estado de ebullición! obteni-ndose vapor &ue se utili1a en otros sectores del proceso.

a destilación se reali1a en dos etapas en lugar de real1arse en una sola. Fodas las demás características son similares al proceso urgi antes descrito.

Ammoni!#C!s!e El reactor posee mGltiples catali1adores de lecho fluidi1ado! con gas refrigerante! flujos a2iales ( radiales ( bajas caídas de presión. a producción en este tipo de reactores puede llegar a /.000 tHdía.

To$soe 9e caracteri1a por desarrollar un flujo radial a trav-s de tres catali1adores de lecho fluidi1ado en distintos compartimentos. El intercambio de calor es e2terno

METANOL

El compuesto químico metanol, también conocido como alcohol metílico o alcohol de madera, es el alcohol más sencillo. A temperatura ambiente se  presenta como un líquido ligero (de baja densidad), incoloro, inflamable y t!ico que se emplea como anticongelante, disol"ente y combustible. #u frmula química es $%&'% ($%'). a materia prima típica utili*ada en la produccin de metanol es el gas natural. El metanol también se puede hacer de los recursos reno"ables como la madera, residuos slidos urbanos y aguas residuales. Procesos de Manufactura Metanol

os procesos modernos de manufactura de metanol empelan al gas natural como materia prima. El gas natural se desulfura para retirarle los compuestos de a*ufre que son "enenos para los catali*adores, luego se reforma con "apor  para obtener gas de síntesis. Este gas se transforma en metanol por un

 proceso catalítico. El metanol crudo se purifica mediante destilacin. a +igura o. - muestra el diagrama de bloques para su manufactura

Desulfuración. En esta etapa se busca remo"er el a*ufre presente en el gas natural

/rimero se hidrotrata el gas natural en un %idrotratador, donde las reacciones ocurren sobre un catali*ador en base 01' donde los compuestos a*ufrados  para pasan a %2#. COS + H2 ==> H2S + CO CH!SH + H2 ==> H2S + CH"

#e termina en un 3eactor de 4esulfuracin donde se adsorbe %2# sobre 5n'. #efor$ación%  #e reali*a en un reactor catalítico que consiste en un horno en el que además el metano se hace ingresar "apor de agua y se le a6ade calor  pasando los reactantes a tra"és del lecho de un catali*ador de níquel donde ocurren las siguientes reacciones7 CH" + H2O ==> CO + H &#efor$ación' CO + H2O ==> CO2 + H2 &#eacción S(ift' S)ntesis de Metanol* El gas de síntesis se en"ía a un reactor catalítico de lecho fijo que opera con un catali*ador en base a cobre, donde el gas de síntesis se con"ierte a metanol, por medio de las siguientes reacciones. CO +2H2 ==> CHOH CO2 + H2

==> CHOH + H2O

E!isten tecnologías de alta presin y de baja presin para la síntesis del metanol #efinación%  a 8ltima etapa en la síntesis del metanol es la refinacin del metanol crudo producido en la etapa de la síntesis. /ara ellos se aplica dos destilaciones sucesi"as

-9 destilacin (topping). #e busca la remocin de :ases. 29 destilacin. #e busca la remocin de productos pesados, agua e %idrocarburos. a +igura o. 2 muestra el 4iagrama de /rocesos para la 1anufactura de 1etanol

i,%2%! Dia,ra$a Procesos -ara Manufactura Metanol

%RA&ICO '( Proceso ICI#Pro)ucci"n )e Met!no Descri$ci"n )e %RA&ICO VII#*+

,(,(-.(#Descri$ci"n )e %RA&ICO '( Descri$ci"n )e %RA&ICO VII#*+ El gas de síntesis producido mediante reformado con vapor! pasa a trav-s de un compresor de doble cuerpo maIe*up compressor$ para luego ser me1clado con el gas de reciclo del reactor. a me1cla de reciclo es recogida por un compresor centrífugo de un solo cuerpo! accionado por una turbina de vapor a contrapresión.  la salida del

Compresor! el gas presuri1ado es precalentado por intercambio de calor con el efluente del reactor! despu-s es dividido en dos corrientes.

a. a primera apro2imadamente un 40,$ es enviada al tope del reactor  despu-s de haberse sometido a un precalentamiento! por contracorriente con el flujo de los productos formados.

b. El segundo ?0,$ es usado como un fluido &uenching in(ectado en los diferentes niveles del reactor! para alcan1ar un control efectivo de la temperatura.

  la salida de la 1ona de reacción! la corriente de gas obtenida es primero enfriada por el calentamiento de la corriente de alimentación al reactor ( por el agua re&uerida por los generadores de vapor de alta presión! luego pasa a trav-s de un intercambiador aero*enfriador! donde el metanol ( el agua son condensados. a separación gasHli&uido es entonces llevada a un drum vertical! operando bajo presión. a fracción de gas es esencialmente recicladoJ una purga a(uda a mantener el gas inerte contenido en el la1o de reacción en un nivel adecuado. El metanol crudo es desgasificado por flasheo ( luego destilado. Este contiene de >) a ", en peso de agua! 0.4, de impure1as dimetil -ter! formiato de metilo! etanol! propanol! butanol! etc.$! por lo tanto debe ser purificado en una serie de dos columnas para cumplir con las especificaciones comerciales de metanol para usos &uímicos Etanol a >0 ppm para el grado $. a primera columna es de ligeros! &ue elimina los componentes ligeros gas! -teres! cetonas! etc.$! mientras la segunda columna reali1a las siguientes separacionesJ

a. En el tope! el metanol purificado se e2trae por debajo de la sección de rectificación. b. os alcoholes pesados como unas corrientes laterales. c.

El agua por el fondo.

7otaJ
contenido de los homólogos más altos &ue el metanol mediante la reali1ación de la conversión en el mismo reactor urgi! 8ulcan! etc.$ o en diferentes unidades! para un mejor control de los cambios en el medio de la reacción ;KD! 97:! Drogetti! etc.$. hora el metanol se fabrica en fase li&uida o fases combinada.

Droceso ;C;  dmite alimentaciones de hidrocarburos lí&uidos gaseosos ( sólidos.el gas de síntesis puede obtenerse por reformado o por a2odacion parcial. Dara el reformado con vapor el gas de síntesis sale del reformador a =00*==0 LC ( pasa a la sección de recuperación de calor! luego de enfriarse a temperatura ambiente el gas se introduce en el ciclo de síntesis de metanol. El cual se encarga de la etapa de conversión a metano! el producto obtenido se destila en varios destiladores para alta pure1a.

as principales características del proceso ;C; son% un catali1ador basado cobre altamente estable con un tiempo de vida superior a los 4 a'os &ue opera a /0*>00 atm. M "00*00 LC! con un dise'o sencillo del convertidor ( un sistema de recuperación de calor ( destilación optimi1ada. El convertidor deposito a presión &ue contiene el lecho del catali1ador dotado con sistema para la carga del catali1ador por  la parte superior ( descarga por la inferior la reacción separa por diferentes niveles por  la in(ección de gas frio ( el ultimo enfriador de reempla1a por in intercambiador de calor &ue calienta la alimentación al primer lecho. El sistema de recuperación de calor  &ue inclu(e el reformado ( el siclo de síntesis junto con el sistema de energía esta optimi1ado para obtener al má2imo el uso de calor en todos los niveles de temperatura

consiguiendo así la má2ima economía en el proceso. a sección de destilación esta optimi1ada en ra1ón al coste del capital ( consumo energ-tico En el caso de &ue se emplee el proceso de o2idación parcial! si se dispone de alimentación de #c pesados o carbón estas o2idan parcial mente por o2igeno ( vapor. El gas producto &ue contiene grande cantidades de CO ( # " junto con CO " se trata para retirar los compuestos de a1ufre &ue envenenarían el catali1ador ( para ajustar  al optimo la relación de # "H CO como los procesos de o2idación parcial pueden operar  a presiones intermedias puede suprimirse en estas instalaciones la etapa de compresión de gas de síntesis