REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL NÚCLEO ANZOATEGUI – SAN TOMÉ INGENIERÍA DE PETRÓLEO 8VON01
PROFESOR:
BACHILLERES
ING. PAVEL BELLORÍN
ANTOINE DEXTER 23.946.533 ARÉVALO MARIANGELIS 23.538.612 GUEVARA MARIELIS 19.362.395 LÓPEZ YENNIFER 18.229.403 VALERA ELIZABETH 20.549.403 VILLAZANA NANCY 21.175.768
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ÍNDICE
Págs. INTRODUCCIÓN……………………………………………………………… 4 SINTESIS DE AMONIACO…………………………………………………... ASPECTOS CINÉTICOS Y TERMODINAMICOS………………………... TECNOLOGÍAS DE PRODUCCIÓN………………………………………... Producción del gas de síntesis por reformado con vapor…….................... Desulfuración……………………………………………………………. Reformado con vapor………………………………………………….. Reformado primario………………………………………………… Reformado secundario……………………………………………… Purificación del gas de síntesis…………………………………………….. Etapa de conversión…………………………………………………….. Etapa de eliminación del CO2…………………………………………. Etapa de Metanización…………………………………………………. Síntesis del amoniaco………………………………………………………. AVANCES TECNOLOGÍCOS……………………………………………….. Reformado con vapor con exceso de aire al reformado secundario…… Reformado autotérmico mediante intercambio de calor……………….. Kellogg Brown and Root's Advanced Ammonia Process (KAAP)……… KRESTM (Reforma del sistema de intercambiador)…………………… KRES TM ATR (Reformador auto térmico)…………………………………... Purificador ™ (Sistema de Purificación Criogénica de Gas)…………. KAAP ™ Convertidor de síntesis de amoníaco………………………… KAAP plus ™ (KBR avanzada amoníaco Proceso plus)………………. PAÍSES PRODUCTORES Y CONSUMIDORES…………………………… OFERTTA-DEMANDA………………………………………………………. PROYECCIÓN…………………………………………………………………
5 7 10 10 10 11 11 11 12 12 14 14 15 16 16 16 16 16 17 18 19 19 20 22 22
ANEXOS……………………………………………………………………….. 24 CONCLUSIONES……………………………………………………………… 26 BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………. 27
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ÍNDICE DE FIGUGRAS
Págs. Fig. 1 Fritz Haber y Carl Bosh………………………………………………… Fig.2 Diagrama de la síntesis industrial del amoníaco a partir del nitrógeno y el hidrógeno………………………………………………………………….. Fig. 3 Porcentaje de moles de NH3 en la mezcla de equilibrio………………. Fig. 5 Velocidad de reacción para la síntesis de NH3. Dependencia sobre la temperatura a varias presiones………………………………………………... Fig. 6 Compresión y Síntesis del Amoniaco………………………………….. Fig 7. Tecnología KRESTM…………………………………………………….. Fig. 8 Tecnología KRES TM ATR…………………………………………………... Fig. 9 Tecnología Purificador ™………………………………………………. Fig. 10 Tecnología KAAP ™…………………………………………………... Fig. 11 Tecnología KAAPplus…………………………………………………. Fig. 12 Porcentaje de capacidad de producción por región 2008…………… Fig. 13 Planta de urea y amoniaco, complejo el Moron……………………… Fig. 14 Esquema planta de amoniaco…………………………………………. Fig. 15 Proceso de producción de la síntesis de amoniaco…………………… Fig. 16 El diseño experimental de Fritz Haber y Robert Le Rossignol para producir amoniaco a partir de hidrógeno y nitrógeno……………………….
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5 6 9 9 15 17 18 18 19 20 21 24 24 25 25
INTRODUCCIÓN
El amoniaco es un compuesto nitrogenado que presenta una gran complejidad en su manufactura y es uno con los desarrollos más significativos desde la segunda guerra mundial donde se presenciaron grandes avances en su técnica de producción, desde su demanda por fertilizantes a finales el siglo XIX hasta su producción masiva en explosivos en el siglo XX basándose en la síntesis del amoniaco.
El NH3 o síntesis de amoniaco, se obtiene exclusivamente por el método denominado Haber-Bosh que permite la síntesis industrial de amoniaco a gran escala, utilizando como reactivos el nitrógeno y el hidrógeno en presencia de un catalizador heterogéneo a base de Hierro, Este proceso es de gran importancia, ya que transforma el nitrógeno atmosférico en amoníaco, lo que lo convierte en materia prima para numerosos productos de gran utilidad en nuestra sociedad.
A pesar de que lleva más de cien años utilizándose este proceso para la producción de la síntesis de amoniaco, presenta uno de los equilibrios más estudiados en la actualidad.
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SINTESIS DE AMONIACO El amoníaco es un compuesto nitrogenado fundamental para la producción de fertilizantes y explosivos. A finales del siglo XIX, las fuentes naturales de compuestos nitrogenados (situadas en Chile) comenzaron a resultar escasas. El rápido aumento de la población mundial incrementó la demanda de fertilizantes para la obtención de cosechas. Además, la tensa situación política europea a principios del siglo XX disparó la producción de explosivos en la industria armamentística. Para evitar depender de las fuentes naturales de nitratos, las naciones buscaron un proceso que permitiese fabricar compuestos nitrogenados a partir del nitrógeno del aire. El NH3 se obtiene exclusivamente por el método denominado Haber-Bosh (Fritz Haber y Carl Bosh recibieron el Premio Nobel de química en los años 1918 y 1931).
Fig. 1 Fritz Haber y Carl Bosh
A temperatura ambiente, el amoniaco es un gas incoloro de olor muy penetrante. Es muy soluble en agua, por lo que habitualmente se usa en disolución. Más del 80% del amoniaco que se produce industrialmente se utiliza en la fabricación de abonos (sales amónicas), y el resto tiene usos muy diversos, desde fabricación de explosivos a tintes, lacas o limpiadores amoniacales. El método consiste en la reacción directa entre el nitrógeno y el hidrógeno gaseosos. N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g); ΔHr = -92,4 kJ
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La síntesis de Haber-Bosch es una reacción lenta, puesto que tiene una energía de activación muy alta. Por esa razón, no conviene trabajar a temperaturas demasiado bajas, porque entonces la reacción es excesivamente lenta. Para conseguir que el equilibrio se alcance en un tiempo razonable, la temperatura de trabajo es media, del orden de 450 ºC, y se utiliza un catalizador (Fe, K2O, Al2O3) para disminuir la barrera de energía. En cuanto a la presión, es alta, del orden de 500-600 atmósferas.
Además, aprovechando la solubilidad del amoniaco en agua, se va eliminando de la mezcla gaseosa al disolverlo en una lluvia de agua pulverizada, con lo que el equilibrio se desplaza para producir más amoniaco.
Con estas condiciones se consigue un grado de conversión del 50% en un tiempo razonablemente corto: se ha conseguido optimizar el proceso y que la producción de amoniaco sea máxima en un tiempo determinado. Además, el nitrógeno y el hidrógeno que no se han convertido en amoniaco se reciclan, volviéndose a inyectar en el reactor.
Fig. 2 Diagrama de la síntesis industrial del amoníaco a partir del nitrógeno y el hidrógeno.
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ASPECTOS CINÉTICOS Y TERMODINÁMICOS La síntesis de amoniaco envuelve una reacción simple exotérmica de H2 y N2 elemental sobre un catalizador de Fe promovido:
N2(g) + 3H2(g) <–> 2NH3(g) La formación de NH3 es favorecida por baja T y alta P. Debido a su carácter exotérmico, el proceso es operado en etapas, con enfriamiento intermedio y remoción del NH3 producido para mover el equilibrio hacia la derecha. El mecanismo de reacción envuelve adsorción disociativa de tanto N2 como H2 sobre la superficie de catalizador. La disociación de N2 a N atómico es una reacción de descomposición en la superficie. La adsorción de H2 es rápida y en virtual equilibrio. Puesto que la reacción es exotérmica, la formación de amoniaco se verá favorecida por una disminución de la temperatura. Sin embargo, la velocidad de una reacción química aumenta con la temperatura, en cualquiera de los dos sentidos; es decir, el factor cinético se favorece a elevadas temperaturas. A medida que la temperatura disminuye, la velocidad de la reacción se hace cada vez menor y, en consecuencia, la obtención del amoníaco no tendría interés en la práctica, ya que se tardaría mucho tiempo para conseguir una pequeña concentración de NH3. Por tanto, aquí se presenta un dilema: si se aumenta la temperatura, se aumenta la velocidad de la reacción, pero entonces dentro del reactor hay mucho N2 y H2 y poco NH3. Si se disminuye la temperatura, la reacción es lenta. En la práctica, para resolver esta dificultad, se trabaja a una temperatura de 500-600ºC y se añade un catalizador (de platino, tungsteno u óxidos de hierro), para aumentar así la velocidad de la reacción química.
Sin embargo, incluso con ayuda de un catalizador, no podría aprovecharse industrialmente la reacción si no interviniese otro factor: la presión, un aumento de la 7
presión favorecerá el desplazamiento de la reacción hacia la derecha, ya que a la izquierda hay 4 moles de gas y a la derecha únicamente 2 (recordemos que el aumento de la presión favorece el sentido de reacción en el que hay menos moles gaseosos). Por tanto, al aumentar la presión se favorece la formación de NH3, que es lo deseado. Ésa es la causa de que en el proceso de Haber se empleen presiones tan elevadas.
En concreto se emplean presiones que van desde las 200 atmósferas a las 1000 atmósferas. La utilización de presiones superiores está limitada por el coste que representa utilizar recipientes que resistan presiones tan elevadas.
Finalmente, la adición del catalizador de hierro finamente dividido, o también tungsteno o platino, disminuye la energía de activación del proceso y, por tanto, acelera la reacción, tanto la directa como la inversa.
Como el amoniaco obtenido lo vamos a ir eliminando a la vez que se va formando, la reacción química siempre evolucionará hacia la derecha, porque estamos eliminando la situación de equilibrio; el sistema siempre tenderá al equilibrio, por lo que continuará produciendo amoniaco para alcanzarlo de nuevo. Este hecho permite obtener NH3 a mayor velocidad y a temperaturas más bajas (pensemos que cuanto más alta sea la temperatura requerida en el proceso, mayor será el coste industrial del mismo).
A 500-600ºC y unas 900 atm, la conversión de N2 y H2 en amoniaco llega prácticamente a un 40%; pero sin catalizador se requerirían meses para conseguir el estado de equilibrio. Al añadir el catalizador, se consigue el mismo equilibrio en una fracción de segundo.
A las presiones empleadas, el amoniaco se separa como líquido de la mezcla gaseosa por enfriamiento, mientras el nitrógeno y el hidrógeno, no condensables, que no han reaccionado, vuelven nuevamente a los convertidores.
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En la tabla siguiente se muestra el rendimiento de obtención de amoniaco en función de la temperatura y la presión:
Fig. 3 Porcentaje de moles de NH3 en la mezcla de equilibrio En esta tabla se observa que al aumentar la temperatura a 758ºC, la constante de equilibrio disminuye del orden de 10^10 veces, lo que nos indica que la reacción se desplaza hacia la izquierda a temperaturas muy altas. Si bajásemos mucho la temperatura, nos encontraríamos con que termodinámicamente es más favorable el proceso, pero tan lento, que no es rentable industrialmente ni siquiera en presencia de catalizador. Por todo lo anterior se observa que el proceso debe efectuarse alrededor de 500ºC y a la mayor presión posible.
Fig. 5 Velocidad de reacción para la síntesis de NH3. Dependencia sobre la temperatura a varias presiones. 9
TECNOLOGÍAS DE PRODUCCIÓN Actualmente la obtención del gas de síntesis se puede hacer a partir de cualquier materia prima que contenga carbono: hulla, coque, lignitos de cualquier riqueza, naftas, fuel-oil, fracciones pesadas del petróleo, gas natural, etc. La selección de la materia prima dependerá en cada caso de la economía, disponibilidad y situación geográfica de la planta.
Hay esencialmente dos procedimientos para la obtención del gas de síntesis:
Reformado por vapor, siendo la materia prima utilizada gas natural, naftas ligeras o pesadas, que contengan hasta 1.000 p.p.m. de azufre.
Oxidación parcial, tratamiento más enérgico que el anterior. Se puede emplear como materia prima fracciones pesadas del petróleo o carbón. Es necesaria una planta de fraccionamiento de aire.
Existen también otros procedimientos menos empleados por ser solamente rentables en ciertos casos aislados, como son la obtención del hidrógeno por electrólisis y el aprovechamiento del gas de coquería.
PRODUCCIÓN DEL GAS DE SÍNTESIS POR REFORMADO CON VAPOR.
Se parte del gas natural constituido por una mezcla de hidrocarburos siendo el 90% metano (CH4) para obtener el H2 necesario para la síntesis de NH3. Desulfuración:
El gas natural pasa primero a través de un lecho absorbente, para remover las últimas trazas de azufre que actúan reduciendo la vida del catalizador. Catalizador Co-Mo
R – SH +
RH + H2S Hidrogenación
H2S + ZnO →H20 + ZnS Adsorción 10
Reformado con Vapor:
Una vez adecuado el gas natural se le somete a un reformado catalítico con vapor de agua (craqueo- rupturas de las moléculas de CH4). El gas natural se mezcla con vapor en la proporción (1:3,3)-(gas: vapor) y se conduce al proceso de reformado, el cual se lleva a cabo en dos etapas.
a. Reformador Primario:
El gas junto con el vapor se hace pasar por el interior de los tubos del equipo donde tiene lugar las reacciones siguientes: CH4 + H2O → CO + 3H2 CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2 La reacción global es fuertemente endotérmica, y para conseguir un alto porcentaje de reformado hay que operar a temperaturas superiores a 700ºC. A fin de alcanzar estas temperaturas, la reacción se verifica en un horno donde se quema combustible, circulando los reaccionantes dentro de unos tubos rellenos de catalizador (óxido de Níquel (NiO)), así se favorece la formación de H2.
b. Reformador Secundario:
El gases procedentes del reformador primario, se mezclan con una corriente de aire para proporcionar la cantidad de nitrógeno necesario para el gas de síntesis estequiométrico N2 + 3H2. Además, tiene lugar la combustión del metano alcanzándose temperaturas superiores a 1000ºC.
Las reacciones que tienen lugar son:
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Reacción de combustión: O,275 O2 + 1,1 N2 + O,4 H2 + 0,15 CO ↔ 0,4 H2O + 0,15 CO2 + 1,1 N2
Reacción de reformado: 0,2 CH4 + 0,2 CO2 + 0,2 H2 + 0,2 H2O ↔ 0,4 CO + 0,6 H2 + 0,2 H2O
Reacción global: CH4 + 0,275 O2 + 1,1 N2 + 4H2 O ↔ 2,7 H2 + 0,75 CO2 + 1,1 N2 + 3,3 H2O En resumen, después de estas etapas la composición del gas resultante es aproxim.
N2 (12,7%), H2 (31,5%), CO (6,5%), CO2 (8,5%), CH4 (0,2%), H2O (40,5%), Ar (0,1%). A fin de obtener el máximo rendimiento energético, se requiere que la mayor parte de la reacción se lleve a cabo en la zona de combustión, ya que al ser exotérmica se reduce el combustible aportado. Para que esto ocurra es necesario precalentar el aire a una temperatura del orden de 600°C.
PURIFICACIÓN DEL GAS DE SÍNTESIS.
Los gases procedentes del reformado secundario, contienen cantidades importantes de monóxido de carbono que hay que convertir en hidrógeno por medio de vapor agua, debido a que el CO representa una pérdida potencial de materia prima en la obtención de hidrógeno para la síntesis del amoniaco, siendo por otro lado un veneno para el catalizador. Dentro de la fabricación del amoniaco, la purificación del gas de síntesis representa el 1% del consumo energético total. Etapa de Conversión:
Tras enfriar la mezcla se conduce a un convertidor donde se produce la reacción: CO (g) + H2O (g) ↔ CO2 (g) + H2 (g) ∆H = -9,838 Kcal ∆G = -6,817 Kcal 12
Reacción exotérmica en donde no influye la presión. Esta reacción requiere de un catalizador que no se desactive con el CO. Este tipo de catálisis, ofrece las siguientes ventajas:
Ser exotérmica y estar favorecida por las bajas temperaturas.
Disminución de la cantidad de vapor necesario, con el consiguiente ahorro energético.
Aumento de la conversión, es decir, aumento del hidrógeno producido por unidad de hidrocarburo, pues al reducir el contenido de CO, se ahorra parte del hidrógeno que se consume en el metanizador. Teniendo en cuenta estos factores, por cada mol de monóxido de carbono que se convierte se ahorran cuatro moles de hidrógeno.
Reducción del costo de los equipos, debido a que por su elevado rendimiento, el tamaño de estos, es menor.
Menor presión de operación en la síntesis, pues al disminuir, la cantidad de inertes, se puede operar entre 140 y 200 kg/cm2, con la consiguiente reducción de la potencia de compresión.
En la práctica industrial, la conversión del monóxido de carbono se efectúa en dos etapas.
a. Aproximadamente a 400ºC con Fe3O4.Cr2O3 como catalizador. En esta primera etapa, se desprende una considerable cantidad de calor que eleva la temperatura de los gases impidiendo una conversión elevada (75% de la conversión). Por ello, los gases convertidos se llevan a una caldera de recuperación de calor donde se enfrían y pasan a una segunda etapa.
b. Aproximadamente a 225ºC con un catalizador más activo y más resistente al envenenamiento: Cu-ZnO, prácticamente la conversión completa.
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Etapa de Eliminación del CO2: El anhídrido carbónico, formado en las reacciones anteriores, tiene que eliminarse antes de pasar a la etapa de compresión El CO2 se elimina en una torre con varios lechos mediante absorción con carbonato potásico (K2CO3) a contracorriente, formándose KHCO3 según: CO3K2 + CO2 + H2O ↔ 2CO3HK
∆H = - 6,400 Kcal
Este se hace pasar por dos torres a baja presión para desorber el CO2, el bicarbonato pasa a carbón liberando CO2. (Subproducto para fabricación de bebidas refrescantes). Etapa de Metanización:
También hay que eliminar el monóxido de carbono residual que es peligroso para el catalizador del reactor de síntesis.
Desde el punto de vista energético, el proceso más interesante es la metanización catalítica, que no sólo elimina el CO, sino también el CO2 y el O2 residual. Además las reacciones son fuertemente exotérmicas: CO(g) + 3H2(g) ↔ CH4(g) + H2O(g) ∆H = - 49,217 Kcal CO(g) + CH2(g) ↔ CH4(g) + 2H2O(g) ∆H = - 113,500 Kcal 2H2(g) + O ↔ 2H2O ∆H = - 115,600 Kcal
Proceso sobre lecho catalítico de Ni (300ºC). 14
SÍNTESIS DEL AMONIACO
A continuación el gas se comprime a la presión de 200 atm. Aproximadamente (compresor centrífugo con turbina de vapor) y se lleva al reactor donde tiene lugar la producción del amoníaco, sobre un lecho catalítico.
N2 (g) 3 H2 (g) 2 NH3 (g) En un solo paso por el reactor la reacción es muy incompleta con un rendimiento del 14-15%. Por tanto, el gas de síntesis que no ha reaccionado se recircula al reactor pasando antes por dos operaciones:
a. Extracción del amoníaco mediante una condensación. b. Eliminación de inertes mediante una purga, la acumulación de inertes es mala para el proceso. El gas de purga se conduce a la unidad de recuperación:
Ar para comercializarse
CH4 se utiliza como fuente de energía
N2 y H2 se introducen de nuevo en el bucle de síntesis En el proceso anterior hay tres variables que optimizar para obtener un rendimiento
idóneo y son: presión, temperatura y actividad del catalizador. Estas influyen en la cinética y en el equilibrio de la reacción.
Fig. 6 Compresión y Síntesis del Amoniaco. 15
El amoníaco se almacena en un tanque criogénico a -33ºC, el amoníaco que se evapora (necesario para mantener la temperatura) se vuelve a introducir en el tanque.
AVANCES TECNOLÓGICOS
Reformado con vapor con exceso de aire al reformado secundario:
Pasa parte de la carga del reformador primario al secundario, principales diferencias respecto al convencional: Disminuye el suministro de calor en el reformador primario. Salida a 700ºC. Aumenta el aire de proceso al reformador secundario (50% más de aire). Purificación criogénica tras la metanización. Menor nivel de inertes. Mejor conversión por paso.
Reformado autotérmico mediante intercambio de calor: El calor de salida del reformador secundario se emplea para calentar un “nuevo” reformador primario en vez de emplearlo en generar vapor.
Kellogg Brown and Root's Advanced Ammonia Process (KAAP)
KBR: ofrece plantas de amoníaco con capacidades que van desde 500 a más de 4.000 tmpd. Recientemente puso en marcha una planta de amoníaco tmpd 2200 en Australia. KBR ofrece:
KRESTM (Reforma del sistema de intercambiador):
Usa aire en lugar de aire enriquecido con oxígeno, porque el purificador de aguas abajo requiere exceso de nitrógeno.
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Los tubos en el intercambiador de KBR reformar son abiertas y cuelgan de una hoja de un solo tubo en el extremo frío de entrada para reducir al mínimo los problemas de expansión. Están equipados con un catalizador de reformado convencional, que puede ser fácilmente cargado a través de una cabeza superior desmontable. Los tubos son accesibles y desmontables como un conjunto para el mantenimiento.
Fig 7. Tecnología KRESTM
KRES TM ATR (Reformador auto térmico):
El ATR efluente caliente entra en el lado de la carcasa inferior del intercambiador de reformación, donde se combina con gas reformado que sale de los tubos de reformado. Esta corriente de gas combinada viaja hacia arriba a través del lado de la carcasa. 17
La energía térmica que de otro modo se utiliza para generar vapor se utiliza, para reemplazar el combustible como fuente de calor para la reacción de reformado.
Fig. 8 Tecnología KRES TM ATR
Purificador ™ (Sistema de Purificación Criogénica de Gas): El purificador de la tecnología ofrece beneficios para el funcionamiento de la planta entera, incluyendo:
Reducción del consumo de energía Reducción de Costos de Capital Mayor flexibilidad de operación Mayor fiabilidad de los equipos de proceso asociado.
Fig. 9 Tecnología Purificador ™ 18
KAAP ™ Convertidor de síntesis de amoníaco:
Proceso de amoníaco avanzada de KBR (KAAP™) convertidor de amoniaco síntesis utiliza una etapa de catalizador de magnetita tradicional, seguido por tres etapas de KAAP catalizador™. El KAAP™ catalizador tiene una actividad intrínseca de diez a veinte veces más alta que la magnetita catalizador convencional. Esto permite el funcionamiento a 90 bar de presión de bucle de síntesis, que es la mitad a dos tercios de la presión de funcionamiento de un circuito de síntesis de amoníaco magnetita convencional.
Fig. 10 Tecnología KAAP ™
KAAP plus ™ (KBR avanzada amoníaco Proceso plus): para las nuevas plantas de amoníaco que combina sinérgicamente las ventajas de tres tecnologías amoníaco KBR: KRES ™, Purificador ™ y KAAP ™. El resultado es una planta de amoníaco de menor costo, más fiable que una planta de amoníaco convencional.
En general, el proceso de amoniaco KAAPplus ofrece menores costos de capital, el consumo energético más competitivo, una mayor fiabilidad y menores costes de mantenimiento de la competencia diseños de procesos utilizando catalizador de síntesis de amoníaco magnetita convencional. El diseño del proceso 19
KAAPplus elimina el reformador primario y reduce la complejidad y el coste del compresor de gas de síntesis. Estos son los dos equipos en una planta de amoniaco que tradicionalmente requieren más mantenimiento.
Fig. 11 Tecnología KAAPplus
PAÍSES PRODUCTORES Y CONSUMIDORES Desde una perspectiva histórica, la tendencia general parece ser la relocalización de la producción hacia países donde el precio del gas natural es menor como en Asia, Europa del este, Medio Oriente, y Latino América. Esta transferencia viene a costa de Norte América y Europa del oeste. Tabla 1 acompañada por la Fig. 12 muestra el porcentaje de capacidad de producción de amoniaco por región del mundo para 1999 y 2002 y un pronóstico para el 2008.
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País
1992
2002
2008
China
17%
23%
22%
Asia
15%
19%
18%
North. América
19%
16%
14%
FSU
21%
15%
14%
Middle East.
3%
5%
9%
Western Eu.
11%
8%
7%
Latín América
3%
5%
6%
Central Eu.
8%
6%
5%
África
3%
3%
3%
Oceanía
0%
0%
2%
Tabla 1: Porcentaje de capacidad de producción por región.
Fig. 12 Porcentaje de capacidad de producción por región 2008
China se considera aparte debido a su importancia en la industria del nitrógeno del mundo, es el país que ha visto los cambios más grandes. Los aumentos más significativos en la capacidad de producción durante el período de 10 años (1992-2002) estaban en Asia. China aumentó su parte al total del mundo a 23% desde 17%. En el resto de Asia, el porcentaje total de capacidad mundial se ha incrementado desde 15 a 19% durante el 21
mismo periodo. Una importante contribución al incremento fue desde India e Indonesia. La capacidad de producción de amoniaco europea cayó durante este periodo de 19 a 14% del total mundial. La capacidad de producción de amoniaco en los EEUU ha aumentado a 18400 toneladas cortas en el 2002 desde 16700 toneladas cortas en 1970, aunque ha fluctuado durante este periodo. En el 2003, Asia fue el mayor consumidor de amoniaco, siendo autosuficiente. Norte América fue el segundo mayor consumidor, usando más de lo que produce contando con importaciones. La distribución del suministro de gas natural y los desafíos de envío hacen que el amoniaco todavía sea un producto doméstico o regional, con solo un 13% de la producción mundial comercializada entre países.
OFERTTA-DEMANDA Tendencia de crecimiento global de 1-2,5% Exportadores: países de la exURSS Importadores: EEUU, Europa Occidental, India, Corea, Filipinas y Taiwan Producción aprox. 140Mtm/a
PROYECCIÓN
Planta amoníaco y urea Complejo Morón
La construcción del proyecto planta de urea y amoníaco en el complejo petroquímico Morón tiene más del 98% de avance, lo que implica el fortalecimiento del plan productivo nacional para incrementar la oferta de los referidos insumos al mercado. Según fuentes ligadas a Pequiven, la planta servirá para complementar el tratamiento de materia prima y su procesamiento para garantizar la elaboración de agroquímicos, además de fertilizantes.
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Por su parte, trabajadores de empresas contratistas esperan que la nueva sede genere oportunidades para una mejor calidad de vida del sector obrero, considerando importante la participación de todos para garantizar acuerdos y evitar contingencias que impidan la convivencia laboral. Pequiven mantiene enfocadas sus estrategias para crear acuerdos con la empresa Agropatria como ente matriz cuya responsabilidad es promover un equilibrio en la distribución de agroinsumos, donde es vital la participación del sector industrial con el fin de concretar ejes alternativos en las regiones. El proyecto consiste en la construcción de plantas de amoníaco y urea, una Planta de Ácido Sulfúrico, la expansión de la Planta de Ácido Fosfórico, una planta de Polietilentereftalato (PET) y la ampliación de la Planta de BTX como subproyecto del revamp de la Refinería El Palito. La empresa sustituirá a una planta instalada hace más de 50 años y que actualmente sólo tiene capacidad para 250 toneladas métricas anuales de urea, por una que tendrá instalaciones para producir a una capacidad de 630 mil toneladas de amoníaco y 770 mil toneladas de urea al año. Se espera este termina a fines del 2013. Las instalaciones abastecerán al mercado local de fertilizantes.
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ANEXOS
Fig. 13 Planta de urea y amoniaco, complejo el Moron
Fig. 14 Esquema planta de amoniaco 24
ANEXOS
Fig. 15 Proceso de producción de la síntesis de amoniaco
Fig. 16 El diseño experimental de Fritz Haber y Robert Le Rossignol para producir amoniaco a partir de hidrógeno y nitrógeno
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CONCLUSIONES El amoniaco es uno de los productos intermedios más importantes de la industria química. La mayor parte del amoniaco (80%) se destina a la fabricación de fertilizantes, como: Nitrato amónico, Sales amónicas, Urea. Otros usos del amoníaco incluyen: Fabricación de Explosivos, Caprolactama, nylon, Poliuretanos, Gas criogénico por su elevado poder de vaporización, Productos de limpieza domésticos tales como limpiacristales. El 77% de la producción mundial de amoniaco emplea Gas natural como materia prima. El 85% de la producción mundial de amoniaco emplea procesos de reformado con vapor. El método principal de producción de Amoniaco Anhidro es el proceso de HaberBosh modificado, que constituye la forma de producción del 90% del Amoniaco mundial. El Amoniaco así producido se colecta por diferentes métodos y los reactivos que no reaccionaron se recirculan al reactor. El proceso de Haber-Bosch lleva utilizándose más de 100 años, y sin embargo sigue sin comprenderse por completo cómo tiene lugar la reacción de síntesis de amoniaco en la superficie de los catalizadores debido a que esto es difícil de estudiar directamente. La evolución de la síntesis del amoniaco ha estado impulsada por la necesidad de plantas de mayor capacidad de producción, con dificultades para refrigerar los reactores y mantener las temperaturas por debajo de las que resisten los aceros al carbono. Por ello se ha ido reduciendo progresivamente la presión de operación y, en consecuencia, la conversión por paso.
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BIBLIOGRAFÍA Documentos PDF:
Fecha: 04/11/2013 AHORRO DE LA ENERGÍA EN LA INDUSTRIA DEL AMONÍACO, ELABORADO
POR
LA
UNIVERSIDAD
DEL
ATLANTICO
Y
LA
UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL ORIENTE, COLOMBIA, Págs.: 1-11
Págs. Webs:
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