Urea Saul Escalera

Dr. Dr.Escalera Escalera

PETROQUIMICA EN BOLIVIA Curso de Petroquímica Santa Cruz – Enero 2012 SAULProfesor J. ESCALERA, Ph.D. Emérito UMSS Cochabamba - Bolivia


INDUSTRIALIZACION DEL GAS NATURAL EN BOLIVIA

UREA - AMONIACO Curso de Petroquímica Santa Cruz – Enero 2012

SAULProfesor J. ESCALERA, Ph.D. Emérito UMSS Cochabamba - Bolivia


COMPOSICION DEL GAS NATURAL BOLIVIANO


Componentes del Gas Natural en Bolivia:

Gas natural boliviano, Co m p o n e n t e Mezcla Bolivia sinónimo de ( Su b s t a n c i a ) (%Vol) ________________ _______________ METANO: M et ano 90, 36 CH4 Et a n o 7,17 Pr o p a n o B Muátsapneossados Di ó x i d o d e c a r b o n o

1,57 00,6,139 1,14

Es un Gas Natural Noble ( exento de S)

H – -C -H H –

YPFB, 2007

Dr. Dr. Escalera Dr. Escalera Dr.Escalera Escalera

DERIVADOS DEL GAS NATURAL COMPOSICION DEL GAS NATURAL

Metano

90 %

USOS CONVENCIONALES

Exportación aGNC, Brasil Urea, Amoniaco NPK, Metanol, y Argentina; Olefinas, DME y otros GNV, Urea, Amoniaco NPK, Metanol Petroquímica

Etano

7%

Propano

2%

GLP

Butano Otros

0,2%

GLP

0,2%

Hidrogeno

Carbono

El principal componente del gas natural boliviano es el metano


DERIVADOS DEL GAS NATURAL NUEVAS TECNOLOGIAS omposición del gas natural

– 90,0 % metano – 7,2% – 1,6%

etano propano

– 0,2% butanos – 0,63% gasolinas livianas

Componente principal Metano:

H – -H H-C – H

Escalera, 2002


DERIVADOS DEL GAS NATURAL


DERIVADOS DEL METANO Reforma del METANO CH4 + H2O

Crecer

Olefinas (Plásticos)

3H2+ CO (syngas)

Diesel Acero

Urea


PRODUCTOS DERIVADOS DEL GAS NATURAL

Las industrias de derivados del metano ocupan un segmento muy importante en el sector de las industrias de H –H-C –-H los hidrocarburos


GAS INDUSTRIALIZADO EN EL PAIS • Crece el PIB nacional • Existe ahorro interno, aumenta ingreso

per cápita • Excedentes van a sector productivo nacional • Se crean fuentes de empleo formal

• Los beneficios son para los bolivianos

RESULTADO FINAL:

Disminuye la pobreza en Bolivia

VALOR AGREGADO


Base: Millar de pies cúbicos de Gas Natural, costo de 2,0 $US

PRODUCTO

CANTIDAD PRECIO TOTAL VALOR PRODUCIDA ($US) AGREGADO

Metanol (plásticos base) Amoniaco

40 kg

200

2.000 %

30 kg

25

1.250 %

Diesel

18 L

8

400 %

DME Fierro

20 kg 250 kg

35 200

1.750 % 2.000 %

Electricidad

100 kwh

8

400 % Zapata, 2005

NECESIDAD DE INVERSION EXTERNA


La industrialización del gas requiere grandes montos de montos. inversión. El Estado Boliviano no tiene esos

La industrialización de hidrocarburos se debe hacer en base a la inversión privada o multilateral externa. La inversión privada necesita lograr como requisitos mínimos:

seguridad tributaria rentabilidad


CONDICIONES PARA INVERTIR EN INDUSTRIAS Mercados Seguros Factibilidad Técnica (know-how) Factibilidad Financiera Factibilidad Ambiental Pay Back razonable


YPFB, 1967


Dirección de Gas y Petroquímica

PRIMER PROYECTO DE UREA EN BOLIVIA

COMPLEJO DE FERTILIZANTES Y EXPLOSIVOS ESTUDIO DE PRE-FACTIBILIDAD

Julio - 1967




PLANTAS:

El estudio proponía la instalación de cuatro plantas: (a) amoniaco 75 TM/día, (b) ácido nítrico 120 TM/día, (c) nitrato de amonio grado explosivo 150 T M/día y (d) fertilizantes combinados NP 100 TM/día. La primera planta sería construida en Santa Cruz y las 3 últimas plantas en Oruro.

MATERIA PRIMA: Según los autores – que no están especificados en el estudio – se utilizaría gas seco (3 MM pcd) proveniente del campo g asífero de Naranjillos a 45 Km de la ciudad Santa Cr uz. Complementaría con el gas “rico en hidrógeno” producido como sub- producto de la planta de Reforma Catalítica que se iba a instalar en Santa Cruz el año 1967. El precio del gas sería de $US 0,20 po r millar de pies cúbicos.




MATERIA PRIMA – PLANTAS EN ORURO: Para alimentar las plantas de Oruro se planteaba transportar amoniaco en tanques especiales desde Santa Cruz. El fósforo a ser utilizado en la planta de NP sería importado, sin especificar de donde. Las capacidades de pr oducción de las planta s mencionadas eran – en realidad – muy bajas, porque estaba n dirigidas a satis facer el consumo nacional solamente.

TECNOLOGIA A SER UTILIZADA: El estudio no especifica las tecnologías a ser empleadas en las plantas a ser construidas; solo menciona que “cumplan con las normas de diseño, construcción y seguridad de las industrias en Estados Unidos”.




INVERSIONES: Los costosplanta de inversión eran: Planta amoniaco $US de nitrato 4.000.000; de acido nítrico $USde 2.400.000; planta de amonio: $US 2.700.000; planta de fertilizantes NP combinado: $US 100.000; haciendo un total de $US 9.200.000 de inversión. Para el financiamiento de las plantas, el estudio proponía la formación de una sociedad mixta entre YPFB y capitales extranjeros, especialmente mexicanos y japoneses.

Las amortizaciones de capital fueron calculadas de la siguiente AMORTIZACIONES:

manera: Planta de amoniaco en Santa Cruz 4,9 años; plantas de acido nítrico y nitrato de amonio en Oruro 4,95 años; planta de fertilizantes NP combinado en Oruro: 3,48 años.



OPINION DEL: El documento la Dirección y Petroquímica de YPFB de Julio, 1967, es de apenas un perfildedeGas proyecto y no un estudio serio de Pe-Factibilidad como se lo denominó, debido a que no contiene información sobre la tecnología a ser aplicada en cada una de las plantas, tampoco tiene diagramas de flujo de las operaciones a ser realizadas en cada planta; solo tiene reacciones químicas generales de cada proceso. En el rubro del análisis económico-financiero, no tiene indicadores como TIR, VAN, CAPEX, OPEX, sólo tiene estimaciones muy extrapoladas sobre el costo de producción y el tiempo de retorno a la inversión.

En resumen el estudio es muy pobre; porque en 1967 no había tradición petroquímica en Bolivia.



POLOS DE DESARROLLO INDUSTRIAL EN BOLIVIA (2008-2012) GNL, Urea

NPK, PVC Li-Cd

MERCADO NACIONAL

BRASIL

ULTRAMAR

Urea, Energía Eléctrica

Urea, NPK, Aminas

Urea, NPK, Aminas

Complejo Industrial Carrasco

Complejo Industrial Pto. Suarez

Complejo Industrial

Complejo

Uyuni

Industrial Villamontes

CHILE GLP, NPK, PVC

PARAGUAY ARGENTINA GLP, Urea, Polietileno,

GLP, Urea, Polietileno,

Escalera, 2007


PROYECTOS INDUSTRIALES - GNI Durante los años 2006 y 2007, llegaron a la GID 22 propuestas con potencial de inversión de 12.000 MM USD, se escogieron 8 proyectos en base a los siguientes criterios: 1. Requerimientos de Bolivia en industrias que produzcan bienes y productos para sustituir los importados. 2. Presencia, exp eriencia y solv encia internacional de la firma oferente del proyecto.

3. Do cumentode delaPrGNI. e-Factibilidad elaborado junto a técnicos 4. Solidez y confiabilidad en los parámetros preliminares de tecnología, economía y financiamiento del proyecto.


GRUPO A: FERTILIZANTES Total 8 Propuestas:

1. PAN AMERICAN ENERGY: “Estudio de Factibilidad para una Planta de Urea-Amoniaco de 760 TM/A en Puerto Suarez”. Para producir fertilizantes a partir metano para un exportación al Brasil.nitrogenados Inversión de 740 MM del USD. Se recibió Proyecto de Factibilidad completo. Ejecutivos de YPFB no firmaron el MDE. 2. ACRON-NITROCORP SAM-Prefectura Tarija: “Estudio para una Planta de Urea-Amoniaco de 450.000 TM/año en Villamontes”. Para producir fertilizantes nitrogenados a partir del metano. Inversión de 450 MM USD. Se re cibió un estudio de Prefactibilidad. Faltó firmar el MDE con YPFB. 3. PETROQUIMICA BOLIVIANA S.A.: “Estudio para una Planta de Nitrato de Amonio de 100.000 TM/año en Warnes, Santa Cruz”. Para producir derivados del amoniaco a partir del metano. Inversión no informada. Se recibió un Resumen Ejecutivo, pero la empresa reclamaba a YPFB la provisión de gas natural para su funcionamiento. Faltó firmar el MDE con YPFB.


Escalera, 2002


PROCESO QUIMICO BASICO 1. Descarbonización.

2. Reforma del Metano.

CH4 + H2O

3H2 + CO

Dr. Dr.Escalera Escalera OBTENCION DEL GAS DE SINTESIS Proceso

Reformación con Vapor (SMR)

REACTOR

Reformador de Vapor (suministro externo de calor)

Temperatura [°C]

500 - 900

Presión [MPa]

Atmosférica ~3,0 Ampliamente endotérmica

Calor de reacción Composición de Gas H2/CO

Reformador primario (suministro de calor externo) - Reformador secundario (suministro de calor interno) 500 – 800 900 - 1350 ~ 4,5

Rico en hidrógeno =3- 5 Amplia experiencia comercial •No requiere oxígeno • Requiere temperatura baja para el proceso

Reformación Autotérmica (ATR)

Oxidación Parcial (POX)

Reformador autotérmico (suministro de calor interno) 900 -2000 ~ 8,0

Endotérmica

Balanceada

= 2,5 – 3,5

Rico en CO =2–3 sin adición de CO =0,5–1,5 adición de CO

•

Ventajas

Reformador de precio elevado •

Desventajas

[Fuel Processing Technology, 2001]

• • •

•

Relación H2/CO flexible Alta conversión de metano Presión de operación alta Consumo de oxígeno medio

• • •

Relación H2/CO flexible Alta conversión de metano Presión de operación alta

Gran consumo de oxígeno Riesgo de formación de carbono •Experiencia comercial limitada. • •


FORMACION DE AMONIACO

N2 + 3 H 2

2 NH3

Más del 80% del amoniaco producido se usa para fabricar fertilizantes

REACCIONES QUIMICAS DE SINTESIS DE UREA 

Formación de Carbamato de Amonio: 2NH3 + CO2 Amoníaco Dióxido de Carbono




NH2COONH4

(Reacción Exotérmica)

Carbamato de Amonio

Deshidratación del Carbamato de Amonio: NH2COONH4 Carbamato de Amonio

NH2CONH2 + H2O (Reacción Endotérmica) Urea

Agua


DERIVADOS FINALES Gas natural reformado

(3H2) +

Aire comprimido (N2)

Más del 80% del NH3 producido se usa para fabricar fertilizantes

urea

Amoniaco NH3

nitratos de K, Na, Ca nitrofosfatos explosivos aminas


ESQUEMA DE UNA PLANTA DE PRODUCCION DE NH3 CH4 Unidad Reforma + CO natural del GN Gas

Nitrógeno del aire Metanación

3H2 (gas) H2O (vapor)

Rendimiento es >90%

Reactor Catalítico ( 400º C y 200 MPa + Fe)

Am o n i aco N H


FLUJOGRAMA AMONIACO Diagrama de Bloque de la Planta de Amoníaco

Gas Natural ENDULZAMIENTO

SÍNTESIS

REFORMACIÓN

METANACIÓN

NH3

CONVERSIÓN DE CO DE ALTA Y BAJA TEMPERATURA

REMOCIÓN DE CO

CO2 REFRIGERACIÓN

ALMACENAMIIENTO


SIMULACION PLANTA DE UREA-AMONIACO (Hysis) Gas Natural K-411

Aire K-421

CO2 a Urea

Regeneradores C-301/C-302

Metanador R-301 Reactor de Síntesis de Amoniaco R-501

Endulzamiento Reformador F-201Primario R-201 Reformador Convertidores R-202A/B Secundario de Alta y Baja R-203 Temperatura R-204/R-205

K-431 Absorbedor C-303

Hacia Refrigeración Urea / Almacenamiento


DIAGRAMA ENTRADA-FUNCION-SALIDA Entrada

Función

•MATERIAS PRIMAS: PRIMAS –Gas Natural –Vapor 30 kg/cm2 –Aire Atmosférico •INSUMOS: INSUMOS –Aminas (TEA y MEA) –Catalizadores Sólidos –Materiales Adsorbentes –Químicos para Calderas –Vapor de Agua –Agua Desmineralizada –Agua de Enfriamiento

• Producir y enviar Amoníaco

(NH3) y Dióxido de Carbono (CO2) a la inst. 301-A para la producción de Urea • Producir y enviar Amoníaco

y a la Inst. 330 para producir Sulfato de Amonio (SAM) •Producir y enviar Amoníaco

a la Inst. 356-A para la producción de N.P.K. Producir y enviar Dióxido de

–Agua Potable –Electricidad –Antiespumante –Aceites Lubricantes –Químicos Amine-Guard –Nitrógeno

•Carbono (CO2) a la empresa

BOC GASES

•Producir Amoníaco y

solución amoniacal para la venta a terceros

Salida • PRODUCTO: PRODUCTO –Amoníaco (NH3) • CO-PRODUCTO: PRODUCTO –Dióxido de carbono

(CO2)


TECNOLOGIAS EXISTENTES Amoniaco: Kellogg Brown Uhde & Root Casale Haldor-Topsoe

Urea: Toyo Snamprogetti Casale Stamicarbon


PLANTA DE UREA - AMONIACO




Urea-Amoniaco 960.000 TM/A Inversión 1.000 MM USD

Dr. Dr.Escalera Escalera En g

i n eerin g

YPF B – P A E Estudio Preliminar Complejo de Producción de Fertilizantes Puerto Suárez, Bolivia Octubre, 2006


Complejo de Producción de Urea Puerto Suárez, Bolivia

Estudio de Prefactibilidad Informe Final del Grupo de Trabajo Noviembre, 2007


LOCALIZACION DE LA PLANTA DE UREA-AMONIACO Alternativas de localización: Se definió Puerto Suárez como mejor alternativa en base a: •Ubicación Geográfica, cercano de la

frontera con el Brasil. •Menores costos logísticos y menores •inversiones. •Acceso a vías de comunicación y

transporte. •Disponibilidad de agua de refrigeración.

Complejo Urea-Amoniaco


REACCIONES BASICAS

La producción de urea ocurre a través de las siguientes reacciones: 2 NH3 + CO2 ← → NH2COONH4 Carbamato Amoniacal (endotérmica) NH2COONH4 ← → CO(NH2)2 + H2O (exotérmica) Conversión 50-80% urea

La conversión aumenta con la temperatura y la relación NH 3/CO2 y disminuye con el aumento de la relación H2O/CO2. Antes de su moldeado final, la solución de urea debe ser concentrada por evaporación o cristalización básicamente hasta ser anhidra. Si se sujeta la urea mucho tiempo a alta temperatura se puede producir una reacción de “cond ensación” para formar biuret: 2 CO(NH2)2 → H2N-CO-NH-CO-NH2 + NH3 ↑

Biuret

BASES DEL ESTUDIO


1. Inicialmente con una capacidad nominal de la planta de 825,000 ton/anuales, a la cual se agregaron 137,000 ton/anuales provenientes de la utilización de amoníaco excedente. 2. Factor de Servicio, 330 días de operación continua 3. Materia prima: gas natural reformado 4. Precio del Gas, se tomaron los siguientes valores puramente indicativos: 2.65-3.65-4.65 U$S/MMBtu

BASES DEL ESTUDIO


5. Producto: Urea granulada (45% N (min) Contenido de Biuret, 0.7(normal) a 0.25%(bajo) Contenido de NH3, 100 ppmw 6. Precio de la urea, se tomaron valores entre 240 y 290 U$S/ton (*) Precio FOB, sin IVA 7. Mercado: Bolivia y Brasil 8. Sitio del Proyecto: Vecindad de Puerto Suárez, Bolivia.


FLUJOGRAMA PLANTA DE UREA REACCIONES 2NH3 + CO2 = NH2CO2NH4 + 36.4 KCAL / MOL CO2

NH2CO2NH4

= NH2CONH2 + H2O - 7.7 KCAL / MOL

COMPRESION

SINTESIS

DESCOMP. Y RECUPER.

EVAPORACION

CARBAMATO NH3 COMPRESION

NH3

PERLADO

UREA


CONSUMO DE MATERIA PRIMA Y SERVICIOS EN LAS PLANTAS DE FERTILIZANTES ELECTRICIDAD AIRE VAPOR

GAS PROCESO GAS COMBUSTIBLE

UREA-FORMALDEHI

AGUA DE SERVICIO T O R R E S

PLANTAS AMONIACO

AGUA DE ENFRIAMIENTO

A/B ALMACEN DE AMONIACO

CO2

E N F R I A M I E N T O

AGUA DE ENFRIAMIENTO

PLANTAS UREA A/B UREA AL ALMACEN


TECNOLOGIAS Y TECNOLOGIAS Y CONSTRUCCION CONSTRUCCION Planta Amoniaco 1800 TMD

Urea 2200 TMD

Servicios e Instalacione s Auxiliares

Licenciante

Tecnología

Nombre de la Tecnología

Constructor

Kellogg Brown Kellogg Brown and Root's & Root (KBR) Advanced Ammonia Process (KAAP)

MAN Ferrostaal

Toyo Engineering Corporation

Toyo Engineering Corporation

TOYO Advanced-Process for Cost & Energy Saving (ACES21)

VEC / Toyo Engineering Corporation


ESTUDIOS REALIZADOS La GNI y PAE han completado los siguientes estudios: • Estudio de Localización • Estudio Impacto Ambiental • Estudio de Mercado ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD: Completado Noviembre, 2007

FIRMA DEL M.D.E.: Nunca se efectuó


INDICADORES ECONOMICOS 





El estudio tiene indicadores técnicos, económicos y financieros VAN, Pay Back) favorables, y sirven (TIR, para ser presentados a socios estratégicos para su posible financiamiento. Mediante nota GNI-222/08 de Julio 02 de 2.008, el proyecto fueron enviados a PRS de YPFB para su posible financiamiento. Nunca se a probó en YPFB.


DESARROLLO DEL PROYECTO Diseño del Proyecto

Desarrollo del Estudio de Prefactibilidad de la Industria

(2008)

Estudio de Factibilidad final de la Industria

(2009)

Implementación del Proyecto

Contratación y ejecución del EPC (Ingeniería, procura y construcción) para la Planta

(2010-2011)

Etapa 1 Etapa de definición del proyecto como viable

Etapa 2

Et a p a 3

Firma M.D.E. YPFB-PAE

Cálculo de: TIR, VAN, payback definitivos

O P ¡¡

STE

Calibración y Puesta en Marcha de la Planta Industrial

O D A (2012)

EGtapa 4

R

!!


COMPLEJO PUERTO SUAREZ PLANTA Y CAPACIDAD

EMPRESA OFERTANTE

INVERSION ESTIMADA (Millones USD)

CONSUMO GAS (Millones

OBSERVACIONES

m3/D)

POLO DESARROLLO PUERTO SUAREZ, SANTA CRUZ UREA AMONIACO 960.000 TM/A

YPFB-PAE SAM

1.000

1,1

Proyecto prefactibilidad completo

AMINAS 10.000 TM/A

YPFB-PAE SAM

50

(*)

Proyecto prefactibilidad completo

TERMOELECTRICA

YPFB-PAE SAM

1.400

8,0

Proyecto prefactibilidad

YPFB BRASKEM SAM

1.500

(**)

3.950

9.1

2.000 MW POLIETILENO 600.000 TM/A

TOTALES

4

completo, Proyecto en estudio preliminar

MATERIA PRIMA: (*) amoniaco excedente; (**) etano


COMPOSICION DEL GAS NATURAL EN CARRASCO


Componentes del Gas Natural en Carrasco:

Gas natural boliviano, Co m p o n e n t e (Bulo-Bulo) sinónimo de ( Su s t a n c i a ) (%Vol) ________________ _______________ METANO: M et ano 88, 20 CH4 Et a n o 6,60 Pr o p a n o

2,46

B Guatsaonlionsas Livianas Di ó x i d o d e c a r b o n o

00,,2836 1,74

Es un Gas Natural Noble (exento de S)

H H H

H

YPFB, 2007


Urea-Amoniaco 760.000 TM/A Inversión 1.000 MM USD


POLO CARRASCO

Primer Proyecto Petroquímico en Bolivia PLANTA Y

EMPRESA

INVERSION

CONSU-

CAPACIDAD

OFERTANTE

ESTIMADA (Millones USD)

MO GAS (Millones m3/D)

OBSERVACIONES

POLO DESARROLLO CARRASCO, COCHABAMBA UREA 760.000 TM/A

YPFB-Pequiven SAM

1.000

NPK 30.000 TM/A

YPFB-Pequiven SAM

30

ETANOLAMINAS 30.000 TM/A

YPFB-Pequiven SAM

30

TOTALES

3

1.060 (*) amoniaco excedentario.

1,0 Estudio factibilidad completo en Octubre 2009 . Ing. Basica completa en Junio 2010. Construcción 2011-2012. Producción 2013 (*) Estudio de Prefactibilidad completo (*) Estudio de Prefactibilidad completo

1.0


PLANTA DE UREA-AMONIACO BULO-BULO - CARRASCO - COCHABAMBA

Elaborado por: Gerencia Nacional de Industrialización YACIMIENTOS PETROLIFEROS FISCALES BOLIVIANOS Deciembre 7, 2 009


PROYECTO PETROQUÍMICO EN CARRASCO TROPICAL DE CBBA “Estudio de de Factibilidad de la Planta de UreaAmoniaco 760.000 TM/año en Carrasco Tropical, Cochabamba” Para producir fertilizantes nitrogenados para consumo nacional y exportación de excedentes al Brasil. Financiamiento de 1.100 MM USD. Estudio completado y terminado en Diciembre 2009.

LOCALIZACION DEL COMPLEJO CARRASCO



OBJETIVOS DEL PROYECTO • Agregar valor al gas natural para generar

excedentes y promover el desarrollo integral del País fertilizantes, sustituyendo las importaciones. Precautelar la seguridad alimenticia en Bolivia y lograr el VIVIR BIEN. Promover el desarrollo endógeno de la agroindustria y pecuaria en Bolivia. Crear Polos de Desarrollo Petroquímico. Generar fuentes de trabajo directas e indirectas. Incremento de la capacidad de producción agrícola. Generar ingreso de divisas al TGN.

• Satisfacer la demanda del Mercado interno de • • • • • •


PLANTA DE UREA-AMONIACO Proveedor Materia Prima GAS NATURAL YPFB ELECTRICIDAD ENDE AGUA INDUSTRIAL MUNICIPIO NITROGENO EBIH

PROCESO

Productos AMONIACO

AMONIACO 700 TMPD UREA 2.200 TMPD

UREA GRANULADA

FLUJOGRAMA PLANTA DE UREA-AMONIACO


NH3, CO2 o s i c i v r e S e d a e r A

Amoníaco Unidad 1

Urea Unidad 1 NH3 NH3, CO2

Amoníaco Unidad 2

Almac. de Amoníaco

Urea Unidad 2 Almacenamiento de Urea


PLANTA DE UREA Reacciones producidas Formación de Carbamato: Reacción Exotérmica CO2 + 2 NH3 ⇔ NH2COONH4 Carbamato

Formación de Urea: Reacción Endotérmica NH2COONH4

⇔

NH2CONH2 + H2O

Carbamato

Urea

Descomposición de Carbamato: Reacción Exotérmica NH2COONH4 Carbamato

⇔

CO2 + 2 NH3


PLANTA DE UREA - PROCESO Vapor de NH3 y CO2

Tratamiento de condensado

Reactor

Vapor de NH y CO2

Condensado

CO2 Despojador de alta presión

NH3

Descomponedor de media presión

Sistema de vacío

Preconcentrador Descomponedor de baja presión

Reciclo

Hacia Granulación Concentrador


CALIDAD DE UREA PERLADA D I SEÑ O NITROGENO

VALOR TIPICO

M in 46.

4 6. 2

BIURETO ( %)

Max1..0

0.-70.9

HUMEDAD(%)

Max0. .35

0.3- 0.35

FORMALDEHIDO(%)

0.35- 0.4

AMONIACOLIBRE(ppm)

Max.200

HI E RR O (ppm)

Max2.

0.35- 0.4 1 00 0<.25

GRANULOMETRIA +8(GRUESOS()%) -2(+% 08 ) - 2(0FINOS()%)

Max3. Mi9n5. Max2.

<1.0 9- 899 1<.0


PROYECTO UREA-AMONIACO EN CARRASCO Nombre del Proyecto:

PLANTA AMONIACO – UREA Ubicación:

BULO BULO, COCHABAMBA, BOLIVIA Desarrollado por:

PROYECTO YPFB PEQUIVEN Fecha Inicio:

Abril 2008 Tiempo de desarrollo del Proyecto:

Aproximadamente 4 Años

OBJETIVOS: • Producción de fertilizantes nitrogenados

para satisfacer la demanda del mercado nacional y países vecinos. • Fortalecer al sector público con nuevos ingresos y generación de empleos directos e indirectos, alto impacto en la capacidad productiva del país con la ampliación de áreas cultivables, mejora encon la producción e incentivo a la agroindustria fertilizantes de costo accesible, con lo que se trabajará y garantizará la seguridad alimentaria en el país.


PLANTA DE UREA EN CARRASCO DESCRIPCION:

• Instalación de una Planta de Fertilizantes, Amoniaco y Urea,

con una capacidad de 600.000 TMA de Amoniaco y 726.000 TMA de Urea, con sus servicios auxiliares e infraestructura respectiva. • Se prevé la formación de una socie dad comercial con PEQUIVEN de Venezuela. En el marco del Memorándum de Entendimiento con la República Bolivariana de Venezuela, se realizó el Estudio de la Fase de Factibilidad del Proyecto, cuyo resultado muestra la viabilidad técnica y económica del mismo. • La Planta tendrá un consumo de gas natural (metano) de 2 y una inversión de 1.000 MM$us.La participación previstaaproximada en el proyecto se estima en un 60% • MMm3/d para YPFB y 40% SOCIO ESTRATEGICO • Se prevé que la Planta tendrá una operación de 20 años, debiendo cumplirse el suministro de gas por dicho periodo.


PROYECTO UREA-AMONIACO EN CARRASCO JUSTIFICACION: • Impacto directo en el Desarrollo Nacional.

• Incremento de ingresos al país por concepto de

las exportaciones de urea y amoniaco. • Generación de alrededor de 1.500 empleos

directos y 3.000 indirectos. • Mercados naturales con demandas insatisfechas en Brasil y Argentina


TECNOLOGIAS UTILIZADAS SÍNTESIS DE AMONIACO

SÍNTESIS DE UREA

Hydro Agri

GRANULACIÓN DE UREA


INDICADORES DEL PROYECTO Indicadores del Inversionista: INDICADOR

VALOR

VAN (12,81%)

US$ 29,8 millones

TIR

13,53 %

INDICE COST0-BENEFICIO

1,56

PERIODO RECUPERACION

7,5 años

Indicadores Sociales: INDICADOR

VALOR

VAN (12,67%)

US$ 567 millones

TIR

32,32 %

INDICE COSTO-BENEFICIO

4,54


4,5 años


PLANTA DE UREA EN CARRASCO (RESULTADOS 2010) • • • • • • • •

Adquisición las sLicencias de Amoniaco, Diseño de losdeISBL de Amoniac o y Urea Urea y CO2 Diseño de los OSBLs del Complejo Diseño de PDP de Amoniaco y Urea Diseño del sistema de granulación Obtención de Estimación de Costos Clase II Plan Maestro del Complejo Documento de Soporte de Decisiones (DSD) del Estudio de Ingeniería básica Extendida.


A. ESTUDIO DE FACTIBILIDAD No.

Hito

Fecha Tope

1

Selección de Tecnologías

10/06/08

2

Definición del Proyecto social comunitario

09/07/08

3

Visita de Técnicos YPFB a Plantas Petroquímicas de Pequiven en Venezuela

14/07/08

4

Estudio de suministro, provisión y establecimiento de precio de gas

1/09/08

5 6

Plan maestro del complejo Selección del terreno, Tramite Legal y Adquisición

29/09/08 21/11/08

7

Estudio socio-ambiental, suelos, Hidrológico y Levantamiento topográfico del terreno

1/12/08

8

Estudio de Mercado

1/12/08

9

Estudio de Logística de transporte y constructibilidad

07/12/08

10

Estimado de costos de inversión Clase V

07/12/08

11

Plan de Financiamiento

17/12/08

12

Análisis económico financiero

21/12/08

13

Toma de decisiones

24/12/08

B. CONSTRUCCION DE LA PLANTA 1

Ingeniería básica y de detalle

17/07/09

2

Procura de equipos mayores

30/10/09

3

Construcción y Montaje

01/06/12

4

Pruebas y puesta en marcha

13/07/12

C R O N OG R A DE ACTIVIDADE


PLANTA DE UREAAMONIACO EN CARRASCO




DERIVADOS DEL AMONIACO Gas natural reformado 2

(3H ) + (N2) Aire comprimido

Más del 60% del NH3 producido se usa para fabricar fertilizantes nitratos de K, Na, Ca

Amoniaco NH3

NPK Nitrofosfatos, DAP urea aminas


AMONIACO Y DERIVADOS

NH3


NPK 50.000 TM/A DAP 100.000 TM/A Inversión 50 MM USD

Dr. Dr.Escalera Escalera Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos Gerencia de Industrialización Universidad Mayor de San Simón Facultad de Ciencias y Tecnología

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.

,

. . , . 10, 2007 ,

. .

APROBADO 96 Puntos


FERTILIZANTES COMBINADOS - NPK Amoniaco

NH3 (del gas natural)

Superfosfato Ca(H2PO4)2 (de fosforitas)

N2

P2O5

Silvita K2O KCl

Reactor de Mezcla

(del salar)

Granulación

Fertilizante

NPK

Suelo artificial


FLUJOGRAMA DE P L A N T A - NP K


LOCALIZACION DE PLANTA - NPK

UBICACION Y CAPACIDAD DE PLANTA - NPK


La capacidad de producción está proyectada para lo producción aproximada de 150 mil TM/año de producto fertilizantes. – Una producción estimada de 100 mil TM/Año de fertilizante DAP

(18-46-00) – Y una producción estimada de 50 mil TM/Año de fertilizantes

complejos NPK (15-15-15)

La capacidaddel de mercado producción responde a las necesidades nacional. Pero tomando en cuenta que el consumo de fertilizantes debe ir acompañado de un crecimiento del mercado agrícola nacional.


INDICADORES FINANCIEROS INDICADOR

VALOR

VALOR ACTUAL NETO (al 8%)

US$ 28,7 millones

TASA INTERNA DE RETORNO (TIR)

12,76 %

INDICE COST0-BENEFICIO

1,47


8,12 años


Escalera, 1982-2000


Universidad Mayor de San Andrés FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERIA INDUSTRIAL

Postulante: Adolfo Marcelino Lemus Coronado Asesores: Dr. Ing. Saúl J. Escalera Ing. Juan Bellot Ing. Armando Alvarez

APROBADO 95 Puntos

La Paz, Bolivia Septiembre, 1998

Dr. Dr. Escalera Oxidos de Amina como Promotore sEscalera para Flotación de Fosfatos

(Escalera, 1982)


PROCESO DE FLOTACION INVERSA PARA FOSFATO amina primaria C18 (colector) oxido de amina (promotor) entrada de pulpa (mineral 20% P2O5 + agua)

aire paleta

espuma (sílice) concentrado (35% P2O5) Recuperación >90%

Dr.Escalera Escalera ESTUDIO DE INVESTIGACIONDr. SOBRE POTASA EN BOLIVIA

EL POTASIO DEL SALAR DE UYUNI: UN POTENCIAL ECONOMICO DORMIDO Saul J. Escalera, Ph.D. Profesor Titular - UMSS Candidato a la Academia Nacional de Ciencias de Bolivia

[email protected] ________ __________ _________ _________ _________

APROBADO

Trabajo de investigación presentado ante el plenario de la ACADEMIA NACIONAL DE CIENCIAS DE BOLIVIA como requisito para el ingreso como miembro Septiembre 12, 1.995

Dr. Dr. Escalera Oxidos de Amina como Promotore sEscalera para Flotación de Potasa

(Escalera, 1982)


PROCESO DE FLOTACION DE SILVITA (KCl) amina primaria C22 (colector) aire

oxido de amina (promotor) entrada de pulpa (silvinita + salmuera)

(Escalera, 1995)

paleta

Recuperación >90% concentrado (92% KCl) colas (NaCl)


COSTOS DE CAPITAL Y DE OPERACION Costo Total de Capital: $US 4.580.000 para una planta de 500 TM/día $US 5.400.000 para una planta de 1.000 TM/día

Costo Total de Operación: $US 2.630/día para una planta de 500 TM/día $US 3.460/día para una planta de 1.000 TM/día

(Escalera, 1995)



IMPORTACION DE FERTILIZANTES EN BOLIVIA (TM/A) Importación de Distintos Tipos de Fert ilizantes FERTILIZANTES NITROGENADOS (UREA, Nitrato de Amonio, otros) FERTILIZANTES FOSFATADOS (Superfosfatos) FERTILIZANTES COMPLEJOS (DAP, NPK. otros)

TOTAL IMPORTACIÓN DE FERTILIZANTES

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

8.987

10.443

9.867

5.932

19.002

17.796

10.755

1

15

15

6

359

276

1.578

11.814

15.611

15.015

34.316

35.446

19.197

14.095

22.171

27.048

26.371

40.873

55.779

39.036

29.226

El análisis de mercado boliviano refleja una gran tendencia al consumo de fertilizante DAP por lo que se proyecta la producción de 100.000 TM/año de DAP y 50.000 TM/año de complejos NPK (1515-15), cantidades que traducidas a nutrientes representan una oferta total de 25.500 TM de N, 53.500 TM de P2O5 y 7500 TM de K2O al año. Uberhuaga, 2007


DEMANDA INSATISFECHA (Déficit) DE NPK EN BOLIVIA (TM/A) AÑO 2001 2002 2003

N

2004

2005

2006

2007

104.341 99.837 105.003 100.001 117.066 121.342 129.770

P 2O 5

68.619 65.432

69.296

65.803

81.260

83.704

89.170

K2O

39.488 38.618

41.987

38.650

40.420

44.515

47.532

Uberhuaga, 2007


PRECIOS POR MENOR DE NPK (Diciembre 2007) PAIS Venezuela

Uberhuaga, 2007

COSTO NPK (15-15-15) $US/TM 340

Ecuador

380

Colombia

360

Perú

440

Bolivia

620

Chile

400

Argentina Uruguay

380 420

Paraguay

480

Brasil

360


ETANOLAMINAS 5.000 TM/A Inversión 30 MM USD

Dr. Dr.Escalera Escalera Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos Gerencia de Industrialización Universidad Mayor de San Simón Facultad de Ciencias y Tecnología

( )

.

APROBADO 100 Puntos

,

. . ,

.

30, 2007

. .

Dr. Dr.Escalera Escalera FLUJOGRAMA DE PRODUCCION DE AMONIACO (Halder Topsoe)


PROPIEDADES DEL AMONIACO OBTENIDO PROPIEDAD

VALOR

Peso Molecular (g/mol)

17.130

Densidad [lb/pie3]

37.419

Capacidad calorífica [BTU/Lbmol ºF]

18.756

Temperatura de Almacenamiento ºC

-33

Presión de Almacenamiento [psi]

195

Siles, 2007


RESUMEN DE COSTOS DE LA PLANTA DE AMONIACO COSTOS

$US/Año

COSTOS DE OPERACION

31.607.400

COSTOS DE MATERIA PRIMA

30.490.000

COSTOS DE SERVICIOS

860.000

COSTO DE PERSONAL

257.400

Siles, 2007


INDICADORES ECONOMICOS DE ESTUDIOS PRE-FACTIBILIDAD GNI 2008 



Cada uno de estos estudios tiene indicadores técnicos, económicos y financieros (TIR, VAN, Pay Back) favorables, y sirven para ser presentados a socios estratégicos para su posible financiamiento. Mediante nota GNI-222/08 de Julio 02 de 2.008, todos estos proyectos fueron enviados a PRS de YPFB para su posible financiamiento


AMINAS: DERIVADOS DE NH3 Gas natural reformado (3H2) + aire comprimido (N2) R1NH2

R1R2R3N

Amina primaria

R1R2NH

NH3 (amoniaco)

Amina secundaria Aminas primarias, secundarias y terciarias usadas en purificación de metales

Amina terciaria

R1R2R3N:H+ Amina cuaternaria

Aminas cuaternarias usadas en cremas de cabello y emulsificadores de asfalto

SINTESIS DE AMINAS


Síntesis de aminas: Las aminas se obtienen tratando derivados halogenados o alcoholes con amoniaco.

Las aminas inferiores se preparan comercialmente haciendo pasar amoniaco y vapores de alcohol en presencia de óxido de torio o de aluminio caliente como catalizadores.


TIPOS DE AMINAS

Las aminas son compuestos orgánicos derivados del amoniaco (NH3), y son producto de la sustitución de los hidrógenos que componen al amoniaco por grupos alquilo o arilo, donde: R = CnH2n+2 :

R-NH2 Amina primaria

R' R-N: R'' Amina terciaria

:

R-NH-R' Am i n a s e c u n d a r i a

R' R–N:H+ R'' Amina cuaternaria

Las aminas se clasifican de acuerdo al número de sustituyentes unidos al nitrógeno en aminas primarias, aminas secundarias y terciarias.


ALCANOLAMINAS PARA ENDULZAMIENTO DE GAS NATURAL HOC2H4NH2

(HOC2H4)2NH

(HOC2H4)3N

AMINA PRIMARIA


Las aminas primarias son compuestos orgánicos que son utilizados como colectores para la flotación de minerales, especialmente fierro, potasa y fosfatos.

:

R-NH2

Potasa

Fierro

PROPIEDADES DE LAS AMINAS PRIMARIAS


Las aminas se comportan como bases:

Cuando una amina se disuelve en agua, acepta un protón formando un ión alquil-amonio con carga positiva. Esta propiedad es aprovechada para utilizar las aminas como colectores catiónicos en los procesos de flotación de minerales. Ejemplos: fierro y potasio


COLECTOR Y ESPUMANTE COLECTOR CATIONICO

ESPUMANTE (alcohol MIBC) molécula alcohol

(amina primaria) molécula amina

C

(pulpa pH=6)

H+ - SiO2 N: Enlace Iónico Sólido


FLOTACION DE MINERAL DE Fe MERCADO: 3.000 TM/A

R1NH2

Amina Primaria R1 = C16-18

Almidón de papa

Colector

Depresor de fierro

Mineral Fe2O3 -100+ 270 Mallas

Amina primaria y almidón de papa son productos cochabambinos

FLOTACION

MIBC (espumante) Espuma SiO (vidrio)

Concentrado (68% Fe) (a peletización)

PROCESO DE FLOTACION INVERSA


amina primaria C16-18 (colector) MIBC espumante Almidón de papa (depresor de Fe)

entrada de pulpa (50% Fe)

aire paleta

espuma (colas silíceas) concentrado (65% Fe)


BRASIL: MERCADO PRINCIPAL BRASIL: Deficit de urea: 3 millones TM/A, Deficit de Aminas: 5.000 TM/A

Complejo Carrasco

urea Acre

Rondonia

aminas

urea

Mato Grosso

Minas Gerais

Paraná

Carrasco Exporta al Brasil: -Urea 600.000 TM/A -Aminas 3.000 TM/A

Minas de Fierro


AMINA SECUNDARIA

Las aminas secundarias se utilizan como solventes orgánicos para la purificación de metales por el proceso SX especialmente en la metalurgia del cobre. SX Cobre :

R-NH-R'

SX nickel SX cobalto SX cromo SX Zinc


CIRCUITO SX PARA COBRE Lixiviado Cu+H2SO4

amina secundaria (fase orgánica)

Extracción Solvente Orgánico

H2SO4 (fase acuosa)

preñado

Re-extracción (stripping) CuSO4

cargado

Electrodeposición Cu catódico

reciclado de amina acuoso gastado


AMINA TERCIARIA

Las aminas terciarias son compuestos que se utilizan como solventes orgánicos en el proceso de SX para la purificación de metales, especialmente uranio y torio. SX ThO2 SX U3O8

R' R-N: R''


AMINA CUATERNARIA

Las aminas primarias son compuestos que se utilizan como reactivos catiónicos como aditivos en SX de uranio, lodos de perforación, en emulsificadores de asfalto y como ingredientes activos en formular cremas de cabello SX U3O8 Emulsificadores de asfalto

R' R–N:H+ Cremas de cabello

R'' Lodos de perforación

Dr.Escalera Escalera MERCADO NACIONAL PARADr. AMINAS CUATERNARIAS Pando

Emulsificadores de asfalto Aminas cuaternarias

Beni

Carrasco La Paz

Santa Cruz

Oruro Potosí

Chuquisaca Tarija

CREMAS CABELLO Aminas cuaternarias

LODOS PERFORACION Etanolaminas

MERCADO NACIONAL PARA AMINAS PRIMARIAS MERCADO: 6.000 TM/A


Solventes

Aminas secundarias y terciarias

PURIFICACION de metales

minería

La Paz

Carrasco

Colector

Oruro

Amina Potosí

Colectores Aminas primarias

SEPARACION KCl del NaCl US Patent 4,337,149

MUTUN

primaria

BENEFICIO del Fierro


COMPLEJO INDUSTRIAL EN CARRASCO


IMPACTO SOCIO ECONOMICO


EMPLEOS CREADOS POR EL COMPLEJO CARRASCO Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5

Empleos Planta Urea Empleos Planta NPK Empleos Planta Aminas Empleos Planta Termoelectrica Laboratorios

75 Ings. + 300 técnicos 30 Ings. + 150 técnicos 10 Ings. + 30 técnicos 10 Ings. + 10 técnicos 5 Ings. + 10 Técnicos

Total Empleos Directos: 130 Ings. + 550 técnicos Total Empleos Indirectos: 2.000 (Médicos,

Maestros, Transportistas, Artesanos, Agricultores, etc.)


PROBABLES UTILIDADES DEL COMPLEJO CARRASCO

Precio de una TM de Fertilizante FOB Planta = 300 USD BOLIVIA: Precio para Mercado Nacional (promocional) = 500 USD ________________ __________________ ______________ Utilidad por TM de Fertilizante para la Planta = 200 USD

Utilidad Anual 100.000 TM Vendidas en Bolivia = 20 MM USD BRASIL: Precio de Mercado __________________ ________________ de Fertilizante ______________ = 700 USD Utilidad por TM de Fertilizante puesto frontera = 300 USD

Utilidad Anual 660.000 TM Vendidas en Brasil = 198 MM USD

CARRASCO INDUSTRIAL Pando

Amoniaco, Urea, NPK,

Beni

Seguridad Alimentaria La Paz Cochabamba Oruro

Potosí


Santa Cruz

Complejo: Urea-Amoniaco NPK, Aminas

Aminas, GLP, GNL


DESARROLLO DEL PROYECTO Diseño del Proyecto

Desarrollo del Estudio de Prefactibilidad de la Industria

(2008)

Estudio de Factibilidad final de la Industria

(2009)

Implementación del Proyecto

Contratación y ejecución del EPC (Ingeniería, procura y construcción) para la Planta

(2010-2011)

Etapa 1 Etapa de definición del proyecto como viable

Etapa 2

Et a p a 3

Firma M.D.E. YPFB-PAE

Cálculo de: TIR, VAN, payback definitivos

O P ¡¡

STE

Calibración y Puesta en Marcha de la Planta Industrial

O D A (2012)

EGtapa 4

R

!!


ESTUDIO DE ADHESIVOS

Universidad Mayor de San Simón Facultad de Ciencias y Tecnología Carrera de Licenciatura en Química


“DETERMINACION DE PARAMETROS OPERATIVOS PARA LA PRODUCCION DE ADHESIVOS EN BASE A UREA Y FORMALDEHIDO” Tesis de Grado para Optar al Titulo de Licenciado en Ciencias Químicas

Postulante: Jorge I. Caballero Fernandez

APROBADO 95 Puntos

Asesor: Saúl J. Escalera, Ph. D. Abril, 1997 Cochabamba, Bolivia


REACCIONES DE PRODUCCION DE ADHESIVOS H2N-CO-NH2 + CH2O Ur ea

H2N-CO-NH-CH2-OH

formaldehído

metilourea (cola polimerizada)

H2N-CO-NH-CH2-OH + calor + presión

H2N-CO-NH=CH + H2O

met i l o u r ea

aldimino I

Polimerización del aldimino I:

[-CH2-N-CO-NH-]x (polímero lineal; base del adhesivo)



PLAN DE INVERSIONES EN EL P.E.E. DE YPFB PARA PROYECTOS DE LA GNI Este Plan de Inversiones para implementar los cuatro polos de desarrollo industrial, en base a estudios realizados por la GNI, fue aprobado en la Plenaria de la Reunión de Planificación de incluido YPFB enen Noviembre, 2008, para ser el Plan Estratégico de YPFB 2009-2013.

Dr. Dr.Escalera Escalera PLAN DE INVERSIONES DE YPFB Y SOCIOS 2009-2013 PROYECTO

YPFB (60%) (MM $US)

SOCIO (40%) (MM$US MM$US))

Inversió Inversión Anual (MM de $U$) 2008 (Preinv Preinv.) .)

2009

2010

2011

2012

2013

EXTRACCIÓ EXTRACCIÓN LICUABLES Planta de RGD

90

45

45

Planta de Chaco

454

2

52

200

200

POLO CARRASCO Amoniaco/Urea

601

1

200

400

300

400

NPK

32

2

15

15

Etanolaminas

32

2

15

15

100

POLO VILLAMONTES Amoniaco/Urea

601

400

1

200

400

300

100

OlefinasOlefinas -Plá Plásticos

902

600

2

300

400

300

500

GTLGTL-Diesel

272

180

2

200

200

48

DME

180

120

2

100

198

902 601

600 400

2 1

300 200

400 400

300 300

500 100

7

2

1.546

1.200

POLO PUERTO SUAREZ Olefinas--Plá Olefinas Plásticos Amoniaco/Urea POLO UYUNI Potasio

10

1

Litio

10

1

7

2

CloroCloro-Soda

20

2

15

3

313

1.861

2.437

TOTAL

4.707

2.700

48


VISION DE PAIS AL 2012 COLOMBIA ECUADOR

Convertir a Bolivia en el centro productor y distribuidor de energ eléctrica, diesel, fertilizantes NPK, pl sticos y de acero en el continente sudamericano.

Fertilizantes Plásticos

PERU Fertilizantes Fierro acero

CHILE


T S

ER

A G

!! O D

¡¡PO

Fertilizantes Plásticos Energía eléctrica Fierro acero

ARGENTINA

BRASIL Urea, Energía Eléctrica

PARAGUAY Fertilizantes GLP, Plásticos

Fertilizantes GLP, Plásticos

Industrialización del gas natural…

EBIH

RG O ¡¡ P

STE

O D A


!!

¿hasta cuando?


ASIGNACION DE TAREA

TAREA No. 3


TAREA: Trabajando Dr. Escalera:en grupo, leer los siguientes artículos del Petroquímica en Bolivia y Receta Brasilera Brasil-Urea con gas boliviano PAE-YPFB Proyecto Urea en SCZ

TAREA No. 3


TAREA: Trabajando en grupo, leídos y analizados los artículos del Dr. Escalera, responder a las preguntas: 1. ¿Por q ué la p olítica bo liviana de g obiernos a nteriores era vender gas natural a los países vecinos y no incluir la producción de fertilizantes para tener seguridad alimentaria? 2. ¿En su opinión, cuál es la razón para que el Gobierno Nacional no haya licitado el proyecto Urea de Carrasco hasta ahora? 3. ¿Por qué piensan Uds. Que el Gobierno Nacional no ha aprobado la conformación de una SAM para la producción de Urea con PAE en el complejo en Puerto Suárez?


FIN DEL TEMA 3 ________________ FIN DEL TEMA 3 ______________________

Saul J. Escalera, Ph.D. [email protected]

Urea Saul Escalera

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