UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE FACULTAD DE TECNOLOGIA INGENIERIA DE PETROLEO, GAS Y ENERGIAS
Evaluación
CAMPUS TIQUIPAYA
INDUSTRIALIZACION DEL GAS
Obtención del Metanol: Licencia Lurgi Grupo “A”
Estudiantes: Vladimir Conde Rodrigo Herbas Montaño Diego cruz Maycolt Huanaco Docente: Ing. Gastón Rioja Cochabamba 19 de Marzo de 2018 Gestión I – 2018
Introducción
En Bolivia es necesario impulsar la industrialización de los recursos naturales, uno en particular es el gas natural, este material sirve como materia prima para numerosos productos petroquímicos básicos, entre ellos, el metanol.
El metanol en condiciones normales es un líquido incoloro, de escasa viscosidad, miscible en agua y con la mayoría de los solventes solvent es orgánicos, es toxico e inflamable. infl amable. A partir del cual se obtienen obtienen varios productos como; formaldeh f ormaldehido, ido, MBTE (aditivo para mejorar la combustión de combustibles sin plomo), ácido acético, anhídrido acético, poliacetales, etc.
Una de las opciones de la industria petroquímica es la producción de metanol, el cual nos permitirá abastecer el creciente mercado nacional e internacional.
1.- Planteamiento del problema
Bolivia es un país gasífero, pero aún no se dio la importancia necesaria a lo que es la industrialización del gas natural, natu ral, es decir, este no es aprovechado en su totalidad, por otro lado el mercado interno nacional fue incrementándose en lo que respecta a los productos petroquímicos.
El avance en cuanto a estudios de tecnologías para la obtención de productos petroquímicos básicos no ha sido desarrollado específicamente, lo que deja un espacio para el mercado internacional de productos petroquímicos básicos, por lo tanto los productos de estos son elevados.
Introducción
En Bolivia es necesario impulsar la industrialización de los recursos naturales, uno en particular es el gas natural, este material sirve como materia prima para numerosos productos petroquímicos básicos, entre ellos, el metanol.
El metanol en condiciones normales es un líquido incoloro, de escasa viscosidad, miscible en agua y con la mayoría de los solventes solvent es orgánicos, es toxico e inflamable. infl amable. A partir del cual se obtienen obtienen varios productos como; formaldeh f ormaldehido, ido, MBTE (aditivo para mejorar la combustión de combustibles sin plomo), ácido acético, anhídrido acético, poliacetales, etc.
Una de las opciones de la industria petroquímica es la producción de metanol, el cual nos permitirá abastecer el creciente mercado nacional e internacional.
1.- Planteamiento del problema
Bolivia es un país gasífero, pero aún no se dio la importancia necesaria a lo que es la industrialización del gas natural, natu ral, es decir, este no es aprovechado en su totalidad, por otro lado el mercado interno nacional fue incrementándose en lo que respecta a los productos petroquímicos.
El avance en cuanto a estudios de tecnologías para la obtención de productos petroquímicos básicos no ha sido desarrollado específicamente, lo que deja un espacio para el mercado internacional de productos petroquímicos básicos, por lo tanto los productos de estos son elevados.
Ante esta situación Bolivia Bolivia tiende a importar metanol.
2.- Formulación del problema
¿Es factible producir metanol para sustituir la importación del creciente mercado nacional?
3.- Objetivos 3.1 Objetivo general
Evaluar la instalación de una planta productora de metanol a partir del gas que se extrae de Rio Grande, mediante el proceso LURGI.
3.2 Objetivo especifico
Producir metanol de alta pureza y calidad a un precio accesible.
Cubrir la demanda de metanol en el mercado nacional y exportar.
Contribuir al desarrollo de la industrialización del gas en Bolivia.
Generar empleos en Bolivia.
4.- Fundamento teórico El metanol es un compuesto químico, conocido como alcohol de madera o alcohol metílico. El metanol (a temperatura ambiente) es un líquido incoloro, volátil, tóxico
e inflamable. Su olor suave a alcohol puede ser percibido a un umbral de concentración de 6,54 a 131 mg/m3 (5-100 ppm). El metanol tiene un punto de fusión de -97ºC y un punto de ebullición de 65ºC. De estos valore de fusión y ebullición podemos deducir que se trata de un líquido volátil, cuando se encuentra a una temperatura y una presión atmosféricas normales. Estas son unas características especiales, ya que posee un peso molecular parecido al etano, el cual en condiciones normales, al contrario que el metanol, es un gas. Las moléculas de metanol se atraen entre sí a través de puentes de hidrógeno.0
Usos y aplicaciones del metanol
La principal aplicación del metanol es la producción de productos químicos puesto que es un sustituto potencial del petróleo.
En la actualidad se está utilizando cada vez más en el tratamiento de aguas residuales. Las aguas residuales contienen altos niveles de amoníaco. Mediante un proceso de degradación de bacterias, este amoníaco es convertido en nitrato.Mediante un proceso llamado desnitrificación, se remueve el nitrato mediante una combinación de tratamientos químicos y degradación de bacterias. El metanol es una molécula simple que sirve como fuente ideal de carbón para las bacterias usadas en la desnitrificación. Aceleradas por la adición del metanol, las bacterias anaerobias convertirán rápidamente el nitrato en nitrógeno, el cual es liberado en la atmósfera.
En la producción de biodiesel, combustible alternativo de combustión limpia elaborado a partir de elementos naturales y biodegradables.
Se utiliza en la manufactura del formaldehído, del ácido acético y de una variedad de productos químicos intermedios que forman la base de una gran cantidad de derivados secundarios como son los cloro metanos, el metacrilato de metilo, las metilaminas y el dimetil tereftalato. Estos últimos se utilizan en la fabricación de una amplia gama de productos incluyendo enchapados, tableros aglomerados, espumas, resinas y plásticos.
El resto de la demanda del metanol está en el sector del combu stible, principalmente en la producción de MTBE (metil t-butil éter), aditivo para mejorar la combustión de
combustibles sin plomo, que se mezcla con gasolina para reducir la cantidad de emisiones nocivas de los vehículos de combustión. El metanol surge como combustible alternativo ante la toxicidad de las emisiones de las naftas y la destrucción de la capa de ozono.También se está considerando la producción de gasoil-metanol para disminuir las emisiones de partículas, que producen smog y son el origen de problemas respiratorios. Esta mezcla reduce en un 50% la emisión de partículas.
El metanol también se está utilizando en menor escala como combustible para las celdas de combustible.
Cristalización, precipitación y limpieza de sales halide alcalinas metálicas.
Precipitación de resinas de poliestireno y cloropreno.
Limpieza y secado de fracciones de carbón en polvo.
Disolventes de pintura.
Limpieza de superficies metálicas.
Limpieza de resinas de intercambio iónico.
Extracción de humedad y resinas de maderas.
Agente extractor en la industria petrolera, química y alimenticia.
Combustible para cocinas de camping y soldadores.
Líquido anticongelante y limpia parabrisas para automóviles.
Anticongelante para deshidratación de oleoductos.
Comercialización del metanol País
unidad
Precio metanol $us
Bolivia
Litro
203
España
Tonelada métrica
238
Ecuador
Toneladas métricas
200
Nicaragua
Metros cúbicos
350
Fuente: Quiminet
5.- Descripción de la empresa (licencia)
5.1.- Breve reseña histórica
En 1969, Lurgi lanzó su proceso de baja presión con una planta de demostración de 10 TPD seguido por una unidad de 220 MTPA en 1970, el cual usaba gas de síntesis purificado producido por el proceso de oxidación parcial de la Shell. Lurgi aplicó un reactor cuasi-isotérmico con catalizador en tubos enfriado por circulación de agua.
5.2.- Oferta demanda de metanol
El metanol es un producto químico cuya producción es mayor a 40 millones de toneladas por año. Está considerado uno de los principales productos petroquím icos conjuntamente con el amoniaco y la urea. La China es el productor más grande del mundo con casi un tercio de la demanda total, siendo esta de aproximadamente 40 millones de toneladas por año. Tiene cerca de 200 plantas productoras de metanol, casi 80% carbón como materia prima, el resto coque y gas natural. La China Importa cerca de 2 millones de toneladas métricas anuales de metanol. El resto de la oferta actual de metanol está concentrada en grandes complejos químicos ubicados usualmente en países con reservas de gas natural. América Latina era hacia el año 2010 un gran productor de metanol destacando los casos de Trinidad y Tobago, tal como se observa en la Figura:
5.3.- Complejos petroquímicos de metanol en Trinidad Tobago
El complejo industrial de Point Lisas, de 860 hectáreas de superficie, se ha convertido en un puerto internacionalmente reconocido y en un centro petroquímico completamente integrado; alberga 11 plantas productoras de amoníaco, siete plantas productoras de metanol, dos plantas siderúrgicas, varias plantas de producción de urea y de tratamiento de gas natural, además de una planta termoeléctrica de 634 megavatios. La sgte figura muestra parte del Complejo de Metanol de MHTL (Methanol Holdings Trinidad Limited).
Fig.- Complejo de Metanol en Point lisas Trinidad y Tobago.
5.4.- Complejo de metanol de Cabo Negro Chile
A mediados de la década de 1980, se explotaba gas natural en la Región de Magallanes. Este gas no tenía mayor aplicación en aquella época por lo que se decidió industrializarlo.
Se decidió que se instalara una planta de metanol de tamaño mundial en Chile. Al poco tiempo esta operación se integró a la empresa Methanex.
Methanex es en la actualidad el mayor productor de metanol en el mundo posee una participación del 16% del mercado internacional y es una referente marca precios de referencia de metanol en la mayoría de los mercados. Poseía, hasta el
año 2013, plantas en Latinoamérica en Punta Arenas, Chile (3.8 millones toneladas por año a gas natural) y en Trinidad y Tobago (2.1 millones toneladas por año), además de plantas en Nueva Zelanda (500 mil toneladas por año), Egipto (1,300 miles de toneladas por año) y Canadá (500 mil toneladas por año).
Después de la instalación del primer tren de metanol y de la entrada de Methanex, esta empresa contrato con empresas argentinas un contrato de suministro de gas que se exportaba desde Argentina hacia el sur de la República de Chile para abastecer un segundo tren de producción de la planta de metanol de Methanex ubicada en Cabo Negro, Punta Arenas, XII Región. Las primeras exportaciones comenzaron en 1996.
Con esta experiencia, Methanex
firmó nuevos contratos con YPF SA y
Sipetrol para la compra de gas natural a largo plazo (20 años) para poner en marcha un tercer tren de producción de la planta de metanol de Cabo Negro. Se previó inicialmente que el suministro se iniciara el año 1999.
Es así que para el año 2004, Methanex tenía operativos en Chile tres trenes de clase mundial con una capacidad cercana a las tres millones de toneladas de metanol por año lo que hacían al Complejo de Cabo Negro uno de los mayores de su género en el mundo.
Para el año 2003/2004 se decidió la construcción de un cuarto tren de metanol para al Complejo de Cabo Negro, al que se denominó Chile IV con una capacidad de diseño de 840 mil toneladas métricas por año, con esto se completaría una inversión cercana a los 1,300 millones de dólares en dicho complejo.
A partir de inicios del 2004 se inicia una crisis energética en la Argentina que ocasionó que hubiera cada vez menores volúmenes de gas natural para exportación. Esto situación se agravó con los cambios políticos en Bolivia que culminaron con la prohibición de Bolivia (en medio de un proceso político que
refundó vía estación la empresa YPFB) de que cualquier volumen de gas exportado a Argentina pudiera generar algún volumen excedentario para exportar gas de Argentina a Chile.
A medida que la crisis energética se hacía más grave en Argentina, su Gobierno respondía limitando las exportaciones de gas natural y eso afectaba el suministro de gas natural a las plantas de Methanex en Chile.
Para el año 2007, Methanex informó que sus proveedores de gas natural de Argentina cortaron todo el suministro de gas a sus plantas en Chile y que en dichas circunstancias, no esperaban recibir ningún suministro adicional de gas natural desde Argentina y como resultado de los problemas de abastecimiento de gas natural de Argentina, toda la producción de metanol en las plantas en Chile desde junio de 2007 se habían producido con gas natural de Chile.
La situación se fue deteriorando año a año y el año 2012 se llegó a una decisión de inversión para continuar con el proyecto para reubicar una planta ociosa de Chile a Geismar, Luisiana. El proyecto agregará aproximadamente un millón de toneladas de capacidad de operación y se espera que entre en funcionamiento a finales de 2014. En agosto 2014 Methanex continuaba en la tarea relacionada al traslado de su segunda planta con destino a Louisiana, Estados Unidos, y que seguirá el mismo destino de la primera que fue llevada el año anterior a Geismar. Methanex confirmó que este segundo traslado, correspondiente al tren 3 en Chile que posteriormente se denominará Geismar 2- se encuentra en proceso de reubicación, que debiese concluir a finales del 2014.
La Figura
muestra el retiro de una Planta de Methanex Chile para su
relocalización en Geismar, Luisiana, Estados Unidos.
Fig.- Traslado de Planta de Metanol de Chile a Estados Unidos
6.- Descripción del proceso (licencia Luigi)
El proceso consta de las siguientes etapas:
6.1.- Desulfuración 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 para evitar el envenenamiento del catalizador. Primero se hidrotrata el gas natural en un Hidrotratador, donde las reacciones ocurren sobre un catalizador en base NI-MO donde los compuestos azufrados para pasan a H2S. COS + H2 ==> H2S + CO CH3-SH + H2 ==> H2S + CH4 Se termina en un Reactor de Desulfuración donde se adsorbe H2S sobre ZnO.
6.2.- Reforming
Se
realiza
en
un
reactor
catalítico
que
consiste
en
un
horno,
aproximadamente la mitad de la alimentación entra al reactor, el cual está alimentado con vapor de agua a media presión. Dentro del reactor se produce la oxidación parcial del gas natural. De esta manera se obtiene H2, CO, CO2 y un 20% de CH4 residual.
CH4 + H2O ==> CO + 3H (Reformación) CO + H2O ==> CO2 + H2 (Reacción Shift)
Esta reacción se produce a 780 °C y a 40 atm. El gas de síntesis más el metano residual que sale del primer reactor se mezcla con la otra mitad de la alimentación (previamente desulfurizada).
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
Esta reacción se produce a 950 °C. En caso de que la alimentación sea líquida o carbón, ésta es parcialmente oxidada por O2 y vapor de agua a 1400-1500 °C y 5560 atm. El gas así formado consiste en H2, CO con algunas impurezas formadas por pequeñas cantidades de CO2, CH4, H2S y carbón libre. Esta mezcla pasa luego a otro reactor donde se acondiciona el gas de síntesis eliminándose el carbón libre, el H2S y parte del CO2, quedando el gas listo para alimentar el reactor de metanol.
6.3.- 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 exter iormente por agua en ebullición. La temperatura de reacción se mantiene así entre 240-270 °C. CO + 2 H2 CH3OH (ΔH < 0) CO2 +3 H2 CH3OH (ΔH < 0)
Una buena cantidad de calor de reacción se transmite al agua en ebullición obteniéndose de 1 a 1.4 Kg. de vapor por Kg. de metanol. Además se protege a los catalizadores.
6.4.- Destilación 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 y se aplica dos destilaciones sucesivas:
1ª destilación.- Se separa el metanol condensado por medio de separador, del cual salen gases que se condicionan (temperatura y presión adecuadas) y se recirculan. 2ª destilación.- Se busca la remoción de productos pesados, agua e hidrocarburos. 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.
7.- Descripción de etapas para la producción de metanol a partir de gas natural con la licencia Lurgi Se denomina proceso de baja presión para obtener metanol a partir de hidrocarburos gaseosos, líquidos. Proceso General Licencia Lurgi
1º Pretratamiento
El gas natural es precalentado y desulfurizado.Pretratamiento de la alimentación diseñado para remover todas las trazas de componentes de azufre o de otras impurezas perjudiciales para el catalizador de síntesis. La cantidad permisible de CO2 es de <3,0% vol.
Opciones De Pretratamiento 1. Si se trataría de endulzamiento pasaría a un absorbedor de condiciones de trabajo de T=77ºF Y P=850 psi y también del tipo de amina a utilizarse tomando en cuenta su selectividad ya sea MEA, DEA, MDEA entre otros. Y controlando el contenido de agua que no debe sobrepasarse del margen permitido 6 a 7 lbH2O/Mpc. 2. Si el tipo de gas a procesar tendría un alto contenido de licuables se debería proceder a su separación a una demetanizadora en el cual entrara el gas frio para ser separada en función a los puntos de ebullición de los componentes deseados. O que previo haya una planta separadora de líquidos en todo caso.
3. Depende de la composición y el tipo de gas a utilizar en el proceso fijarse su cantidad de GPM (galones por minuto) como una gran referencia por ejemplo.
Área De Calentamiento
El horno de Steam Reforming con sus instalaciones auxiliares de la recuperación de calor de gases en tubos que tiene como combustible el fuel. Purificación de la alimentación, gas natural (desulfuración) y vapor de agua (eliminación de impurezas). El metano no convertido presente en el efluente reformado se comporta en las operaciones sucesivas como un disolvente inerte. El precalentamiento final del gas se logra en el calentador. Tendrá que alcanzar una temperatura de 600ºC
2º ETAPA DE REFORMADO 2.1 PRE-REFORMADO
El gas se satura con una mezcla de agua de proceso precalentada de la sección de destilación y condensado del proceso en el saturador. El gas se precalienta adicionalmente y se mezcla con vapor como se requiere para el proceso de prereformado. En el pre-reformador, el gas se convierte en H2, CO2 y CH4.Las alimentaciones son gas natural o algún otro hidrocarburo ligero. Cuando se usa el gas natural con concentraciones mayores de hidrocarburos pesados, se recomienda pre tratarlo en un PreReformador. P=40 bar Cuando se usa el gas natural con concentraciones mayores de hidrocarburos pesados, se recomienda pre tratarlo en un Pre-Reformador.
Mezcla de Hidrocarburos Líquidos + Agua + CO2 2.2 REFORMADO COMBINADO
CO
En el reformador autotérmico, el gas se reformó con vapor y O2. El gas producto contiene H2, CO, CO2 y una pequeña cantidad de CH4 no convertida e inertes j unto con vapor bajo compuesto. El gas reformado que sale del reformador autotérmico representa una cantidad considerable de calor, que se recupera como vapor de HP para precalentar energía y energía para proporcionar calor para los re hervidores en la sección de destilación. El Gas Reformado, consistente de H 2, CO, CO 2, inertes. Después de que la alimentación de gas pasa a través de un proceso de desulfuración, es repartido en dos corrientes, la primera corriente es descompuesta en un reformador con vapor de alta presión (35-40bar) y relativamente bajas temperaturas (700-800ºC). El gas reformado es posteriormente mezclado con el resto de gas para ser reformados a gas de síntesis a altas presiones en el reformado autotérmico. Cuando se tiene como alimentación gas natural, se puedo llevar al reformado con
CARGA TECNOLOGIA VENTAJAS LURGI Gas natural
Reformado combinado
DESVENTAJAS
RELACION H2/CO
Combinació Reactores más ~2.02 n el grandes si se usa reformado aire directamente. con vapor y el reformado autotérmico.
CONDICIONES DE OPERACION P=35-40 bar T=700-800°C 35-40 atm. 700-800 ºC
vapor un porcentaje menor a la mitad, el requerimiento con vapor en comparación con otros procesos es cerca de la mitad, de los que usan un reformado autotérmico luego de un reformado con vapor sin usar el bypass. El menor consumo de vapor en el proceso, se traduce a un menor requerimiento de energía y baja inversión. Asimismo, se obtiene una relación de hidrógeno/carbono cercano a 2.02, lo cual es el valor óptimo para producir metanol.
2.2.1. REFORMADO AUTOTERMICO Reacciones en el reformado con vapor Obtención del gas de síntesis a partir de la combustión parcial en presencia de vapor de agua.
Gas Natural + Vapor de Agua
CO + CO2 + H2
Esta reacción se produce a 780 ºC y una presión de 35-40 atm.
Reformador con vapor: CH4 + H2O → CO + 3H2 CO + H2O → CO2 + H2
Catalizador (Cu + pequeñas cantidades de Zn + un componente el cual incrementara la resistencia de envejecimiento; también se usa óxido de zinc en reemplazo de zinc). Hay dos tipos principales de catalizador: a) Sistemas de Cromo/Zinc, hasta finales de 1960, representó prácticamente toda la producción de metanol. Consiste en mezclas homogéneas de óxidos de cromo y zinc, que posteriormente fueron sustituidos por catalizadores en base de cobre. Esto fue a su relativa baja actividad, el cual requiere operar entre 300 a 400 °C. A esta temperatura, una presión entre 30 a 35 x106Pa absoluto es necesario para lograr la razón de conversión satisfactoria, y esto supone un costo elevado en términos de energía y economía. b) Los sistemas basados en cobre, conocidos desde hace mucho tiempo por su rendimiento, pero originalmente muy sensible a ciertos venenos, sobre todo el azufre y los compuestos halogenados. La mejora en la resistencia del catalizador y la producción de gases de síntesis libres de impurezas llevo a su industrialización. Por lo tanto, ahora es posible alcanzar mejor rendimiento que el permitido por los sistemas de Zinc/cromo, en medida que la gran selectividad de los catalizadores basados en cobre reduce la cantidad de co-productos, operando entre 240-270°C, a solo 5 a 10 x 106Pa absolutos y la vida del catalizador más de tres años. Como regla, este proceso de baja presión ofrece la siguiente producción de conversión.Conversión (porcentaje)
Tipos Reactores Reactores De Conversion Los reactores de conversión que está en función al reactivo limitante que está en función a sus coeficientes estequiométrico que es el primer componente que se acaba en la reacción. Presenta el tipo de reaccion homogéneo todos realizados en la fase gaseosa. Que ayuda a que las reacciones alcancen su máxima conversión en el instante en que entra la alimentación al reactor. No hay dependencia del tiempo o de la posición en la tempera tura, la concentración de la velocidad de reacción
Un reactor de conversión es aquel que se modela considerando solamente las conversiones de las reacciones químicas que se desarrollan en su interior, es decir, reacciones de conversión. Cada reacción procederá hasta que se alcance la conversión especificada o hasta que se agote el reactivo límite.
Reactor De Equilibrio Un Reactor de Equilibrio es un recipiente donde se modelan reacciones en equilibrio, en serie o en paralelo.
Reacciones con la Oxidación Parcial Zona de combustión del reactor son: CH4 + 1/2O2 → CO + 2H2 H2 + 1/2O2 → H2O CO + 1/2O2 → CO2 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 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 a una presión de 35-40 atm
Explicación del tipo de reactor utilizados son los de conversión así como lo demuestran las reacciones y de equilibrio también para estabilizar la temperatura.
Se incluye para establecer el equilibrio entre metano y el vapor de agua como reaccionantes y el monóxido de carbono y hidrogeno como producto. La reacción es la siguiente:
Condiciones:
Temperatura de reactor de equilibrio = 918.2ºC Presión del reactor de equilibrio = 2,431 kPa
Planta Separación De Aire Composición De N2 79% y de O2 21% Mediante ciclos de refrigeración ya sea abiertos o cerrados se llegarían a desarrollar un fraccionamiento criogénico
Fraccionamiento Criogénica
Equipo: Torre Fraccionamiento Salida Cabeza
Salida Fondo
N2
O2
Temperatura:-195
Temperatura: -
Condiciones
°C
185.5 °C
de Operación
Presión: 14.7 psia
Presión: 14.7 psia
Condensador:
Reboiler:
3.446e07 Btu/hr
8.646e07Btu/hr
Flujos
% Destilado
N2= 96.59
02=91.15
Para gas natural y gases asociados con petróleo, el número estequiométrico necesario no puede ser obtenido mediante reformador autotérmico solo, incluso si el hidrógeno es reciclado. Para estas aplicaciones, el concepto de Lurgi Reformado
Combinado (conocido también como Lurgi Mega Metanol) combina el reformador autotérmico con el reformador con vapor, siendo la forma más económica para generar gas de síntesis para plantas de metanol. Después de la desculturización, una corriente de gas natural es dividida en dos partes, una corriente es llevada a la zona de reformador con vapor, posteriormente la corriente de salida de esta zona es mezclada con el resto de gas natural para ser llevado a la zona de reformado autotérmico y producir gas de síntesis a alta presión. Traduciendo esto a un menor consumo de energía y una menor inversión. Pudiendo procesar capacidades de planta mayores a 5,000 TM/día .
El gas reformado se enfría y es llevado a un separador de fases SATURADOR cuya función principal es tener una mayor concentración de productos en este caso el gas de síntesis representa una cantidad considerable de calor, que se recupera como vapor de HP para precalentar energía y energía para proporcionar calor para los re hervidores en la sección de destilación. El gas reformado se mezcla con hidrógeno a partir de la unidad de adsorción de oscilación de presión (PSA) para ajustar la composición de gas de síntesis. Y el gas de síntesis es enfriado y pasas a un condensador que hace más densa o espesa una sustan cia eliminando la parte de agua que este pueda tener.
Recuperación De Calor Del Gas Reformado
A Síntesis De Metanol Con ciertas condiciones de operación P=800PSI Y T=84ºF como sugerencia la amina MDEAmina Después a un compresor que es adaptado a las condiciones de entrada para los reactores Lurgi .El gas de síntesis se comprime entre 70 y100 atm. Y se precalienta. La temperatura de reacción se mantiene así entre 240 y 270 °C.
3º ETAPA. SINTESIS DEL METANOL Alimentación: el gas del reformado se mezcla con hidrogeno a partir de la unidad de adsorción de oscilación de presión (PSA) para ajustar la composición de 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.
Reactor refrigerado por gas y reactor Lurgi
Esta mezcla de gas se precalienta en un intercambiador y luego ingresa por la parte inferior a un reactor refrigerado por gas. La salida del reactor se mezcla nuevamente e 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.
El gas preconvertido sale por la parte inferior del reactor Lurgi y se dirige nuevamente al reactor enfriado por gas ingresando por cabeza de la carcasa 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.
Reacciones: reactores de conversión CO + 2H2 CO2 + 3H2
CH3OH CH3OH + H2O
Catalizador: CuO (60-70%), ZnO (20-30%), Al 2O3 (5 -15%) o Cr 2O3 (5-15%) La temperatura de reacción se mantiene así entre 240-270 °C. La presión de reacción = 5-10 MPa Grado de conversión de CO a metanol = 16 - 40% La relación H 2/CO = 2.17 La selectividad es de alrededor de 99.8% Reacción exotérmica
Enfriador
El enfriador es un intercambiador de calor el cual enfria la corriente previo paso de un tren de intercambiadores de tubo y coraza; el cual, tiene una alimentación de corriente de agua caliente (BFW) en el 1º intercambiador de tubo y coraza; y gas de reciclo en el 2º intercambiador de calor. El gas de salida del reactor se enfria a 40ºC. Condiciones:
Temperatura de entrada al tren de intercambiadores de calor = 231.3ºC Temperatura de salida = 40ºC Duty = 1.603x10 8 KJ/h
4º Etapa. Destilación del metanol bruto
Separación
Consiste de una primera operación de separación por gravedad mediante la recuperación de los líquidos. La separación del metanol y agua de los gases se realiza mediante precalentamiento de BFW y gas de reciclado. El metanol bruto condensado se separa del gas sin reaccionar y se dirige a la siguiente etapa. El proceso de reformado combinado o también conocido como megametanol utiliza para la separación del metanol de los gases 2 separadores (destiladores flash). Por cabeza del separador sale la mayor parte del gas que se recicla de nuevo a los reactores de síntesis de metanol de conversor combinado (LCC) reduciendo la relación la relación de reciclo a aproximadamente 2 y por fondo el líquido. Una pequeña porción del gas de reciclado se retira como gas de purga para disminuir la acumulación de inertes en el bucle. Condiciones:
Temperatura = 15 - 20ºC Presión = 4 – 0.2 MPa Porcentaje de recuperación de líquidos = 50 %
Entre el 1º separador y el 2º existe una válvula que regula la presión del flujo del metanol
Destilación
En la sección de destilación de tres columnas que ahorra energía, se eliminan subproductos de bajo punto de ebullición y alto punto de ebullición. El metanol puro se enruta a la granja de tanque, y el agua de proceso se prec alienta en el calentador y se utiliza como agua de calentamiento para el saturador.
Para el proceso de destilación de metanol se utiliza dos columnas de destila ción por platos (bandejas) en serie, donde se separa el metanol por el tope de cada columna y agua por el fondo. Condiciones:
La tecnología Lurgi en su proceso de obtención de metanol, produce metanol de grado analítico AA con una pureza de más del 99%.
8.- Propuesta: 8.1.- Materia Prima La materia prima a utilizar será el gas natural.
En campo rio grande transporta 75 MMPCD, mientras la planta necesario aproximadamente 10 MMPCD para la producción de metanol.
8.2.- Localización De La Planta La localización de la planta será en Rio grande.
Se tomó en cuenta este lugar por los siguientes aspectos:
Por la capacidad productiva del campo de rio grande.
Además, se puede aprovechar el poliducto OSSA para el transporte de metanol
Al aprovechar el poliducto se podría transportar metanol hasta Cochabamba y los diferentes departamentos
Se cuenta con cantidades razonables de agua que son necesarios para el proceso Lurgi.
La región tiene vías de acceso y carreteras.
8.3.- Usos del Metanol
El metanol es usado como una base petroquímica en la manufactura de un sinfín de productos comerciales como textiles sintéticos, plásticos reciclables , pinturas y adhesivos comerciales.
El metanol como producto puede tener aplicaciones importantes, entre las cuales están el de mezclar este producto con gasolinas para dar un combustible de alta calidad y bajas emisiones.
El metanol se usa para el tratamiento de aguas y aguas superficiales contaminadas (lagos y ríos) a través de un proceso llamado desnitrificación
9.- Conclusiones -Se estima que se llegara a producir aproximadamente 380 000 ton/año de metanol.
