REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR.

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL RAFAEL MARÍA BARALT.

PROGRAMA INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA.

PROYECTO: INGENIERÍA DE GAS.

CÁTEDRA: CONVERSION QUIMICA Y CATALITICA.

INTEGRANTES:

MARISOL RICO CI: 17.584.450

ANNY GARCÉS CI: 18.341.881

YSBELIA CUICAS CI: 18.682.412

SILGELICA GONZÁLEZ CI: 17.545.039

VÍCTOR ROMERO CI: 18.768.393

LOS PUERTOS DE ALTAGRACIA, JULIO DEL 2008.

ESQUEMA.

INTRODUCCIÓN.

1. Amoníaco.

1.1.Propiedades físico-químicas.

1.2.Seguridad en el Manejo del Producto.

1.3. Impactos Ambientales de La Producción de Amoníaco.

1.4. Efectos Nocivos en el Organismo.

1.5.Productos.

2. Condiciones optimas para la obtención del amoniaco.

3. Procesos para la Obtención de Amoníaco.

3.1Oxidación Parcial del Oxigeno.

3.2 Hidrocarburos de Bajo Peso Molecular.

3.3Aceites Residuales de Elevado Peso Molecular.

3.4Combustibles Sólidos.

3.5Electrolisis Hídrica y Fraccionamiento del Aire.

3.6Reformación de Vapor.

4. Finalidad del Proceso para la Obtención de Amoníaco.

5. Secuencia del Proceso.

5.1Hidrodesulfuración (H.D.S).

5.2Reformación.

5.3Conversión.

5.4Lavado y Metanación.

5.5Compresión y Síntesis.

5.6Refrigeración.

5.7Recuperación.

6. Diagramas del Proceso de Amoníaco.

6.1Sistema de Compresión e Hidrodesulfuración.

6.2Sistema de Reformación y Conversión.

6.3Sistema de Lavado y Metanación.

6.4Reactivación de Monoetanolamina (MEA).

6.5Sistema de Síntesis.

6.6Sistema de Refrigeración.

6.7Sistema de Recuperación.

CONCLUSIÓN.

BIBLIOGRAFÍA.

ANEXOS.

INTRODUCCIÓN.

El amoniaco es un compuesto químico cuya molécula consiste en un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de hidrógeno (H) de acuerdo a la fórmula NH3. Naturalmente se encuentra en estado gaseoso, no presenta colorantes es de olor muy fuerte y fatigoso, es unos de los compuestos que ayudan tanto a que la naturaleza como la industria y la población cumplan con su función.

El nombre de amoníaco deriva del nombre dado a una divinidad egipcia:

Amón. Los egipcios preparaban un compuesto, cloruro amónico, a partir

de la orina de los animales en un templo dedicado a este Dios. Cuando se

llevo a Europa mantuvo ese nombre en recuerdo de la sal de Amón.

Hay dos maneras de producirlas, una por descomposición de la materia y también por procesamientos industriales.

El amoníaco puede ser producido naturalmente en el suelo por bacterias, por las mismas plantas y animales en estado de descomposición y también puede producirse por desechos de animales. La mayor parte del amoníaco producido en plantas químicas es usado para fabricar abonos y para su aplicación directa como abono. Cuando el amoniaco es producido o elaborado a nivel industrial todo va a depender de la planta donde va hacer elaborado, el proceso mas usado es el Hober-Bosch.

También tiene su riesgo, el manipular y tratar este compuesto, si

este se encuentra en concentraciones muy altas en el agua, como todo

nutriente, puede causar graves daños en un río o estanque, ya que el

amoniaco interfiere en el transporte de oxígeno por la hemoglobina,

edema pulmonar, inflamación pulmonar, daño vías respiratorias, y ojos

entre otros.

MARCO TEORICO.

1. Amoníaco.

El amoníaco es un gas incoloro, de olor irritante o picante,

compuesto de hidrógeno y nitrógeno, de formula NH3, muy soluble en

agua. Es un producto básico en la industria química. Disuelto en agua,

el amoníaco se convierte en hidróxido de amonio (NH4OH), demarcado

carácter básico y similar en su comportamiento químico a los

hidróxidos de los metales alcalinos.

Se encuentra en el ambiente en el aire, el suelo y el agua, y en

plantas y en animales, incluso seres humanos. La exposición a niveles

altos de amoníaco puede producir irritación y quemaduras serias en la

piel y en la boca, la garganta, los pulmones y los ojos. La exposición a

niveles muy altos puede producir la muerte. El amoníaco se ha

encontrado en por lo menos 137 de los 1,647 sitios de la Lista de

Prioridades Nacionales identificados por la Agencia de Protección del

Medio Ambiente de EE. UU. (EPA, por sus siglas en inglés).

Se produce naturalmente por descomposición de la materia

orgánica y también se fabrica industrialmente. Se evapora

rápidamente. Generalmente se vende en forma líquida.

La cantidad de amoníaco producido industrialmente cada año es

casi igual a la producida por la naturaleza. El amoníaco es producido

naturalmente en el suelo por bacterias, por plantas y animales en

descomposición y por desechos animales. El amoníaco es esencial

para muchos procesos biológicos.

La mayor parte (más del 80%) del amoníaco producido en plantas

químicas es usado para fabricar abonos y para su aplicación directa

como ello. El resto es usado en textiles, plásticos, explosivos, en la

producción de pulpa y papel, alimentos y bebidas, productos de

limpieza domésticos, refrigerantes y otros productos. También se usa

en sales aromáticas.

1.1. Propiedades físico-químicas y termodinámicas del

amoníaco.

Temperatura de solidificación –77,7ºC.

Temperatura normal de ebullición –33,4ºC.

Calor latente de vaporización a 0ºC 302 Kcal/Kg.

Presión de vapor a 0ºC 4,1 atm.

Temperatura crítica 132,4ºC.

Presión crítica 113atm.

Densidad del gas (0ºC y 1atm.) 0,7714 g/l.

ΔH0GAS -45.9 KJ/mol.

ΔH0LIQ. -40.2 KJ/mol.

S0GAS, 1 BAR 192.77 J/mol.K

1.2. Seguridad en el Manejo del producto.

Extinción del fuego: riego de agua o niebla de agua, dióxido de

carbono, espuma de alcohol, productos químicos secos.

Límite inflamable inferior: 19 % en volumen.

Límite inflamable superior: 25% en volumen.

Temperatura de autocombustión: 651 °C

Medidas de control: Utilizar una protección respiratoria adecuada

como máscaras o equipos de respiración asistida. Procedimientos

de trabajo seguro. Fuentes para el lavado de los ojos y duchas de

seguridad en el lugar de trabajo.

1.3 Impactos y aspectos Ambientales de la Producción de

Amoníaco.

Al procesar el amoniaco se consume mucha energía, por lo que, es

necesario su máxima recuperación y el eficiente empleo del calor

liberado.

La fabricación de amoníaco es un proceso muy limpio, no existen

vertidos líquidos.

El amoniaco es fácilmente biodegradable las plantas lo absorben

con gran facilidad eliminándolo del medio, de hecho es un nutriente muy

importante para su desarrollo. Aunque concentraciones muy altas en el

agua, como todo nutriente, puede causar graves daños en un río o estanque,

ya que el amoniaco interfiere en el transporte de oxígeno por la

hemoglobina. Es una fuente importante de nitrógeno que necesitan las

plantas y los animales. Las bacterias que se encuentran en los intestinos

pueden producir amoníaco.

1.4Efectos nocivos en el organismo.

Inhalación

A 100 ppm irritación de garganta.

Edema pulmonar.

Inflamación pulmonar, daño vías respiratorias, y ojos.

En concentraciones elevadas puede causar la muerte pulmonar.

Contacto con la piel

El amoníaco gaseoso puede producir irritación de la piel, sobre

todo si la piel se encuentra húmeda.

Se puede llegar a producir quemaduras y ampollas en la piel al

cabo de unos pocos segundos de exposición con concentraciones

atmosféricas superiores a 300 ppm.

Ingestión

Este compuesto es gaseoso en condiciones atmosféricas normales

siendo poco probable su ingestión.

A concentraciones elevadas se produce irritación de garganta, a

medida que aumenta la concentración puede llegar a producir

edema pulmonar, o producir la muerte cuando supera las 5000

ppm.

1.5 Productos.

Para obtener Urea ((NH2)2C=O) y Melamina.

Como reactivos químico (Ácido Nítrico, acrilonitrilo y

ácido cianhídrico).

Para artículos de limpieza (Vidrios, pisos, entre otros).

Dióxido de Carbono.

Carbonato y el Bicarbonato de Sodio.

Explosivos y otros usos.

Como fertilizantes (Nitrato de Amonio (NH4NO3), Sulfato

de Amonio ((NH4)2SO4)).

Gas criogénico por su elevado poder de vaporización.

2. Condiciones optimas para la obtención del amoniaco.

Aplicando las reglas del equilibrio termodinámico, la formación de

Amoníaco se ve favorecida con las siguientes condiciones:

_ Altas presiones:

Dada la naturaleza de la reacción, las altas

Presiones desplazan el equilibrio hacia la formación del

Amoníaco. En la actualidad se trabaja a presiones entre 15 y 25

MPa abs para alimentaciones muy puras, incluso algunos

Procesos trabajan a presiones menores de 5 MPa abs. Sin

embargo, esto ocasiona el uso de mucho más catalizador y más

Cantidad de gas recirculado no convertido.

_ Bajas temperaturas:

Por ser una reacción exotérmica la

Constante de equilibrio disminuye si la temperatura aumenta,

por lo que se obtendría un mayor rendimiento de amoníaco si la

Reacción se llevase a cabo a la menor temperatura posible.

Además sería ideal realizarla a bajas temperaturas ya que el

punto de ebullición del amoníaco está alrededor de los –33,5ºC,

y por consiguiente a medida de que se forma se condensaría

rápidamente y se eliminaría cómodamente del sistema; el

hidrógeno y el nitrógeno seguirían siendo gases a esa

temperatura. Entonces la reacción se desplazaría de izquierda a

derecha. Sin embargo, el nitrógeno es una molécula muy

estable y no muy reactiva, por lo tanto para acelerar la reacción

se utiliza un catalizador (mezcla con Fe, Mo y Al2O3), así como

Una temperatura elevada (450-500oC).

3. Procesos para la Obtención de Amoníaco:

3.1. Oxidación parcial con oxígeno.

La oxidación parcial con oxígeno es utilizada para la producción del

gas de síntesis cuando se cuenta con alimentaciones pesadas como

naftas. En la figura se muestra la secuencia de operaciones concernientes

a este caso:

Esquema de la síntesis de amoníaco a partir de la oxidación parcial

con oxígeno:

a) Destilación de aire.

b) Oxidación parcial de los hidrocarburos con oxígeno.

c) Remoción de carbón y recuperación de calor.

d) Posible remoción de H2S y su conversión a azufre.

e) Conversión catalítica de CO con vapor.

f) Remoción de CO2.

g) Remoción de CO con nitrógeno líquido el cual introduce el

Nitrógeno enriquecido para formar la mezcla N2 + 3H2.

3.2. Hidrocarburos de bajo peso molecular.

La reformación catalítica al vapor (Steamreforming) de

hidrocarburos de bajo peso molecular como gas natural, gases

acompañantes del petróleo, gas de petróleo licuado (LGP), nafta ligera y

otros gases que contienen H2 e hidrocarburos como el gas de coquería y

de refinería se ha impuesto gracias a su rentabilidad. Aproximadamente el

85% de las plantas de producción del gas de síntesis del amoníaco

trabajan con este proceso altamente endotérmico, en el cual el

desdoblamiento del metano tiene lugar según la siguiente fórmula aditiva:

Los hidrocarburos ligeros (de bajo peso molecular) son disociados

catalíticamente en una primera etapa con vapor de agua a temperaturas

entre 750°C y 800°C bajo suministro de calor (reformación primaria) y en

una segunda, autotérmica, con aire a temperaturas cercanas a los 1000°C

(reformación secundaria). Según las condiciones de equilibrio

determinadas por la presión y la temperatura se produce una mezcla de

H2, CO, CO2, N, CH4 y trazas de Ar. Mediante la utilización de aire para la

transformación autotérmica en la segunda fase se introduce en el sistema

el nitrógeno necesario para la síntesis de amoníaco. El monóxido de

carbono (CO) formado sufre acto seguido la reformación catalítica en H2 y

CO2 (casi siempre en dos etapas) con vapor de agua a temperaturas entre

300°C y 450°C. Antes de la disociación catalítica hay que eliminar los

compuestos de azufre, de cloro y otras sustancias que contaminan los

catalizadores. Para ello se aplican procesos de depuración de gases en

una o en varias etapas. Una vez que el dióxido de carbono (CO2)

contenido en los gases de disociación se transforma en hidrógeno

molecular tiene lugar la segregación del anhídrido carbónico. Con este

objeto se aplican lavados químicos o físicos con los cuales al mismo

tiempo se puede obtener una corriente de CO2 más adecuada para la

síntesis de urea.

3.3. Aceites residuales de elevado peso molecular.

Hoy en día los aceites residuales resultantes de la elaboración de

los petróleos, los cuales contienen azufre y metales pesados, no deberían

seguir quemándose directamente, para la protección del medio ambiente.

Sin embargo pueden utilizarse para la producción de gas de síntesis del

amoníaco. Los residuos son carburados mediante oxidación parcial con

oxígeno procedente de una instalación de fraccionamiento de aire, en la

cual también se genera el nitrógeno necesario para la síntesis amoniacal,

según la fórmula aditiva simplificada siguiente:

Mediante la transformación con vapor de agua y la segregación de

las impurezas resultantes, dependiendo de la composición de la materia

prima y de las condiciones del proceso, como H2S, COS, CNS, HCN, hollín

y residuos metálicos, se obtiene el hidrógeno necesario para la síntesis

del amoníaco.

3.4. Combustibles sólidos.

Mediante oxidación parcial de hulla, lignito, coque, turba, etc. Con

oxígeno procedente de una planta de fraccionamiento de aire, en la cual

también se obtiene el nitrógeno necesario para la síntesis amoniacal, y

con vapor de agua, a temperaturas superiores a 1200°C se produce un

gas bruto compuesto de H2, CO, CO2 y CH4. Las impurezas contenidas en

el gas bruto dependen de la composición de la materia prima y de las

condiciones de desarrollo del proceso (presión y temperatura),

encontrándose el azufre procedente de la materia prima prácticamente en

su totalidad en forma de H2S. En las etapas de depuración y de

acondicionamiento acopladas al final, se obtiene hidrógeno puro, el cual

junto con el nitrógeno procedente del fraccionamiento del aire se utiliza

para la síntesis de amoníaco.

3.5. Electrólisis hídrica y fraccionamiento del aire.

Como sustancia inicial se necesita agua completamente libre de

sales, la cual se obtiene en intercambiadores iónicos y en filtros de lecho

combinado. La demanda eléctrica de la electrólisis es muy alta, por lo

cual solo se recurre a esta alternativa cuando se dispone de energía

sobrante barata o cuando faltan otras materias primas. El nitrógeno

necesario para la síntesis de amoníaco se obtiene mediante

fraccionamiento del aire. En la electrólisis se produce oxígeno de gran

pureza, el cual es aplicable para muchos fines técnicos, mientras que en

el fraccionamiento del aire solamente se produce una corriente de aire de

salida rica en oxígeno que normalmente se expulsa a la atmósfera.

En la siguiente tabla se resumen los requerimientos energéticos

para la síntesis de amoníaco según el tipo de materia prima utilizada:

Requerimientos energéticos para la producción de amoníaco de acuerdo

con la materia prima.

Proceso y materia prima Consumo de energía (106kJ/tonNH3)

Conversión de gas natural con

Vapor 33

Conversión de nafta con vapor 42

Oxidación parcial de fuel oil 44

Electrólisis del agua 130

3.6Reformación de Vapor.

A continuación se explica el proceso de obtención de

amoníaco teniendo como referencia el diagrama de flujo de

bloques del método de reformado con vapor, describiendo el

proceso del Complejo Petroquímico Ana María Campos, este

método es el más empleado a nivel mundial para la producción

de amoníaco.

4. Finalidad del Proceso para la Obtención de Amoníaco:

El proceso tiene como finalidad la obtención de amoníaco a partir

del Hidrogeno (H2) y el Nitrógeno (N2). El Hidrógeno se obtiene de la

combinación del gas natural (Metano, CH4) y vapor de agua (H2O), y, en la

reacción entre el Hidrógeno y otros gases combustibles que se queman

con el oxigeno del aire precalentado se libera el Nitrógeno requerido para

la formación del amoniaco. Todas estas reacciones químicas del proceso

se realizan en reactores y hornos de reformación en presencia de agentes

catalizadores especiales.

El gas natural de alimentación, antes de ser utilizado en el proceso,

se purifica, luego se reforma y convierte en lo que llamaremos gas de

síntesis. Este gas se purifica, eliminándole por transformaciones

sucesivas, los elementos no deseables considerados perjudiciales al

proceso, y luego se comprime para su posterior conversión en amoníaco.

5. Secuencia del Proceso:

La secuencia del proceso para la obtención de amoníaco, se podría

sintetizar de la siguiente manera:

5.1. Hidrodesulfuración (H.D.S):

Este proceso tiene como finalidad la preparación del gas natural de

alimentación para la planta de amoníaco, mediante los procesos de

hidrogenación y desulfuración, en reactores especialmente

acondicionados para ello.

En el proceso de hidrogenación, al gas natural de alimentación se

le agrega una pequeña cantidad de hidrógeno, de forma tal que todos los

sulfuros orgánicos se convierten en sulfuros de hidrógenos (H2S) y

también saturan las olefinas que pudieran estar presentes en el gas

natural.

Las reacciones químicas que se producen en el reactor D-1A, son:

En el proceso de desulfuración se remueven los compuestos

sulfurosos que en forma de sulfuro de hidrógeno están presentes en la

corriente de gas de alimentación provenientes del reactor de hidrógeno.

Cuando la corriente la corriente de gas pasa a través de los lechos

del catalizador de los reactores de oxido de zinc, se produce la siguiente

reacción:

5.2 Reformación:

La reformación se define como la descomposición química del gas

natural, llevada a cabo mediante la aplicación de calor.

El gas desulfurado se mezcla con vapor, en una proporción 4 a 1

(vapor/gas) y luego fluye a través de los tubos del reformador primario,

donde la mezcla gas/vapor reacciona en presencia del catalizador para

formar H2, CO y CO2.

En el reformador secundario (tope), el gas reformado proveniente

del reformador, reacciona con el oxigeno del aire precalentado y, por

efectos de la combustión producida, se libera el nitrógeno requerido para

la formación del amoníaco.

El calor que se produce con la reacción en el tope del reformador,

suministra el calor necesario para reformar casi todo el metano

remanente del reformador primario.

Las reacciones químicas que se produce en el reformador primario,

son las siguientes:

En el tope del reformador secundario se producen las siguientes

reacciones:

En el lecho del catalizador del reformador secundario se dan las

siguientes reacciones:

5.3Conversión.

La finalidad básica es convertir el monóxido de carbono (CO)

presente el gas de proceso, en dióxido de carbono (CO2), el cual puede

ser fácilmente eliminado en un proceso de absorción.

Este proceso es realizado en dos etapas:

Convertidor de Alta Temperatura D-2AT.

Convertidor de Baja Temperatura D-2BT.

La reacción exotérmica que se produce es la siguiente:

5.4Lavado y Metanación.

El sistema de monoetanolamina (MEA) consiste en proceso

continuo en contracorriente gas/MEA para depurar y recuperar gases

ácidos, como el dióxido de carbono del gas de proceso.

La solución de MEA se regenera fácilmente haciéndola ebullir a

baja presión, despojándola de CO2 que contiene.

La mayor parte del vapor de agua que permanece en la mezcla de

gas de proceso, antes de entrar en la sección de lavado, se remueve

mediante condensación a baja temperatura, con el fin de evitar la dilución

de la MEA.

Los residuos de CO y CO2 son convertidos a metano en un reactor

especialmente acondicionado para ello.

La reacción de metanación es como sigue:

El gas de proceso así reformado y purificado, se llamara de aquí en

adelante gas de síntesis.

5.5Compresión y Síntesis.

El gas de síntesis, para la obtención del amoníaco, se comprime

hasta una presión de 2300 psi aproximadamente. Esta compresión se

efectúa en cuatro de las cinco etapas del compresor centrífugo C-1, el

cual es impulsado por una turbina a gas y otra a vapor.

La quinta etapa del compresor C-1 consiste en hacer recircular el

gas de síntesis a través de los convertidores D-17.

El amoníaco se produce al hacer reaccionar el hidrógeno con el

nitrógeno, en dos reactores con catalizadores cuyo ingrediente activo es

el hierro.

La reacción química que se produce en los reactantes, es la

siguiente:

5.6Refrigeración.

La refrigeración es un circuito cerrado de mucha importancia en el

proceso de síntesis del amoníaco y cuya finalidad es la de hacer

condensar el amoníaco formado del gas de síntesis.

5.7Recuperación.

El sistema de recuperación de gas de purga consiste en remover en

amoníaco del gas de purga, aprovechando la solubilidad del amoníaco en

agua. El gas libre de amoníaco puede ser utilizado como gas de

combustible.

6. Descripción del Flujo:

La descripción del flujo se desarrollará de acurdo a la ubicación

secuencial de los equipos de proceso y se pueden sintetizar de la

siguiente manera:

6.1. Hidrodesulfuración (H.D.S).

La planta de amoníaco recibe el gas natural desde los compresores

Booster TC-202A/B/C, situados en la planta de servicios (off-sites).

En el separador S-101 se elimina todo el aceite proveniente de la

lubricación forzada de los compresores de gas, y además se elimina el

condensado acumulado en el trayecto.

A la corriente de gas efluente se le inyecta un pequeño flujo de gas

de síntesis, para mantener un residual de 5% de hidrógeno en el gas

natural de alimentación a los reformadores primarios.

El gas natural de alimentación pasa luego por el horno H-5, donde

se precalienta a unos 370 ºC. La corriente de gas pasa a través del

hidrogenerador D-1A, en el cual se saturan las olefinas y los compuestos

de azufre orgánicos son transformados en H2S.

A la salida del D-1A, el gas pasa a los desulfuradores o reactores

de oxido de zinc D-1B y D-1C, donde se remueve el azufre en forma de

H2S, transformándolo en sulfuro de zinc, el cual queda retenido en el

lecho del catalizador.

6.2. Reformación.

6.2.1. Reformación Primaria.

El gas de alimentación, que ahora lo denominaremos gas de

proceso, se mezcla con vapor saturado a 500 psi en forma contralada y se

continua precalentando hasta 430 ºC el ducto de humos aprovechando

los gases de combustión del reformador primario luego de este

precalentamiento, la mescla pasa a través de los tubos de las cuatro

celdas del reformador primario H-1. En el reformador el gas se calienta a

unos 784 ºC, mediante el calor recibido de los quemadores del horno,

quedando la corriente de gas de proceso parcialmente reformada.

Los gases de combustión del reformador primario son

aprovechados para producir vapor, precalentar el gas, el aire de proceso

y el agua de alimentación de calderas.

6.2.2. Reformación Secundaria.

El gas reformado al salir del reformador primario H-1, entra por la

parte superior del reformador secundario H-2, donde mezcla con aire

precalentado (550ºC). Este aire es comprimido previamente en el

compresor centrifugo C-2, adicionalmente se le agrega un flujo de vapor

saturado, con el objeto de controlar la temperatura a la salida del

precalentador de aire de proceso E-27.

En el reformador secundario, se produce la liberación de nitrógeno

requerido para la formación del amoníaco, la reacción es exotérmica.

El calor que se produce con la reacción hace la temperatura

aumente, suministrando el calor necesarios para reformar casi todo el gas

remanente del reformador primario.

6.3. Conversión.

6.3.1. Convertidor de Alta Temperatura D-2AT.

El gas reformado que sale del reformador se enfría

aproximadamente hasta 580 ºC en el lado de los tubos de la caldera WHE-

1, donde se genera el vapor saturado de 500 psi. Luego de vuelve a enfriar

hasta 370 ºC y el gas reformado entra al tope del convertidor de alta

temperatura. Para controlar la temperatura de entrada al lecho catalítico

se realiza mediante el desvío interno de la caldera WHE-1 y además esta

prevista una conexión de condesado de proceso a la entrada del reactor.

El calor liberado por la reacción, incrementa la temperatura del gas

a 428 ºC.

6.3.2. Convertidor de Baja Temperatura D-2BT.

El gas que sale del convertidor de alta D-2AT, entra por los tubos e

intercambia calor en los E-25 con el mismo gas que regresa del E-2

(intercambiador de calor del metanador). La temperatura baja a 350 ºC. El

gas de proceso es enfriado en forma súbita con condensado de proceso

en el tambor de enfriamiento rápido D-3 y su temperatura desciende a 232

ºC.

Con esta temperatura y una presión de 416 psi, el gas de proceso

pasa a la segunda sección del convertidor D-2BT, donde se completa la

conversión del CO y la temperatura aumenta a 242 ºC por efectos de la

liberación de calor durante la reacción.

6.4Lavado y Metanación.

6.4.1Purificación del Gas de Proceso.

El gas que sale de D-2BT pasa a la caldera WHE-4, donde la

temperatura se reduce a 177 ºC. La caldera produce vapor de 45 psi. El

gas de proceso pasa al S-4, un tambor separador de condensado del

convertidor. El calor que tiene el gas de proceso es utilizado en el

calentamiento del agua de alimentación a WHE-1 y WHE-3, en el

precalentador el agua de alimentación E-28, y la temperatura del gas de

proceso se reduce a unos 172 ºC.

El gas de proceso, de allí en adelante, se enfría en los rehervidores

de monoetanolamina (MEA, E-10), pasa al separador de condensado D-4,

luego en los condensadores E-5 y finalmente en el enfriador de gas de

proceso E-3, hasta una temperatura de 52 ºC.

Mientras el gas de proceso se enfría en esta serie de etapas, el

vapor presente en la corriente de gas se condensa y se remueve como

condensado de proceso en el S-4, D-4 y las botas del E-28, E-5 y E-3. Este

condensado se almacena en el D-125 y se utiliza posteriormente como

agua de alimentación de calderas. Otra parte del condesado proveniente

del D-4 se utiliza como medio de enfriamiento, tanto en el D-3 como a la

entrada del D-2AT.

6.4.2Lavado.

El gas de proceso a 52 ºC y 396 psi, entra al fondo del absorbedor

de CO2 (T-1), donde el CO2 se remueve por absorción en contracorriente

con una solución de MEA al 20% que desciende en la torre.

La solución de MEA, rica en CO2 del fondo del absorbedor se

regenera en el reactivador de MEA (T-2), que opera a 4 psi. Además del

calor de proceso también se usa vapor de 45 psi para hacer ebullir la MEA

en el rehervidor, a fin de regenerarla. El CO2 recuperado del tope de la T-2

se enfría luego y se envía a la planta de urea.

La solución de MEA arrastrada y el condensado formado se

separan del CO2 en el tambor D-9 y se usan como reflujo al reactivador T-

2.

La solución de MEA reactivada a 118 ºC, se retira por el fondo de

las T-2 y se enfría en los intercambiadores de amina (E-9) con la solución

rica proveniente del absolvedor (T-1). Luego se enfría por un conjunto de

enfriadores de aire E-8, hasta una temperatura de 56 ºC y posteriormente

en los intercambiadores de calor de agua de enfriamiento E-7 hasta 45

ºC. Esta solución pobre es luego bombeada al tope del absorvedor T-1.

El gas proveniente del tope del tope de la T-1 pasa a través de un

separador D-6, donde se separa la solución de MEA que haya sido

arrastrada.

6.4.3Metanación.

Luego el gas se precalienta por el lado de la carcasa de los

intercambiadores de calor del metanador (E-2) y del convertidor (E-25) a

una temperatura de 310 ºC, para luego entrar al tope del metanador D-7.

Este gas pasa a través del lecho catalítico, donde el CO y el CO2 residual

se convierten en metano.

El gas de proceso, al salir del metanador, es enfriado hasta 41 ºC en

el intercambiador del metanador E-2 y en el enfriador de gas de síntesis

E-4, donde se separa del condensado formado.

El gas de proceso así reformado y purificado, llega al D-8 y se

llamara ahora gas de síntesis.

6.5Síntesis del Amoníaco.

El gas de síntesis, para la obtención del amoníaco, se comprime

hasta una presión de 2300 psi aproximadamente.

Esta compresión se efectúa en cuatro de las cinco etapas del

compresor centrífugo C-1, el cual es impulsado por una turbina a gas y

una turbina a vapor, y la quinta etapa que es una etapa de recirculación.

Este gas es una corriente que recircula del circuito de síntesis y,

una vez enfriado en los enfriadores interetapas E-35, se une con la

corriente de salida de la cuarta etapa.

Las corrientes de salida de las etapas 1ª, 2ª, 3ª y 4ª, previamente

también pasan por los enfriadores interetapas E-31, E-32, E-33 y E-34 y se

les remueve el vapor de agua antes de unirse con la descarga de la quinta

etapa.

El gas de síntesis fresco, comprimido por las primeras cuatro

etapas y la porción de gas de reciclo del sistema, entran por la carcasa

del intercambiador del circuito de síntesis del amoníaco E-20 a una

temperatura de 41 ºC el gas se enfría hasta los 19 ºC al intercambiar calor

con el E-20 con el gas de síntesis frio que proviene del separador

secundario de amoníaco S-2, luego el gas se enfría a -5ºC en los

condensadores secundarios de amoníaco E-13. El amoníaco líquido se

separa en el separador secundario S-2 y se envía al tope del tambor de

amoníaco D-14.

El que sale por el tope del separador secundario S-2 se calienta al

pasar por los tubos del E-20 y absorbe el calor del gas de síntesis que

sale del compresor C-1. Alcanza una temperatura de 36 ºC y de allí

continua hasta los reactores convertidores de amoníaco D-17A y B, donde

debido a la reacción exotérmica se produce el amoníaco. La temperatura

sube hasta mas o menos 470 ºC en el segundo lecho del convertidor y a

su salida se enfría en el intercambiador de calor que esta en el fondo de

los reactores D-117ª/B, llegando a una temperatura de 144 ºC.

El gas luego se enfría a 52 ºC en los enfriadores de aire E-15 y pasa

de allí al separador primario S-1 antes de ser succionado por la quinta

etapa (gas de reciclo) del compresor C-1, la cual recircula el hacia el

sistema de síntesis.

Una porción de gas de reciclo se purga continuamente para

controlar la concentración de gases inertes (CH4 y Ar). Este gas de purga

se enfría a 4 ºC aproximadamente, en el E-11, con el amoníaco que sale

del D-14 y pasa por el separador de gas de purga S-3 donde se recupera

el amoníaco que había sido arrastrado por el gas de purga. El amoníaco

proveniente del tanque D-14 es bombeado a la Planta de Urea y el exceso

hacia el tanque de almacenamiento de amoníaco del área 41.

6.6Sistema de Refrigeración.

El proceso de compresión y refrigeración en las plantas de

amoníaco, es un circuito cerrado que se usa para enfriar y condensar el

amoníaco en el gas de síntesis. Este proceso se realiza en los

condensadores secundarios de amoníaco E-13.

En estos condensadores se mantiene un nivel de amoníaco, suplido

por el tambor de almacenamiento de amoníaco D-49. El calor del gas de

síntesis al fluir a través de los tubos de LOS e-13, hace ebullir el

amoníaco líquido.

Los vapores del amoníaco salen por el tope de los E-13 y pasan al

tambor D-16, donde el amoníaco líquido se va al fondo regresando a los

E-13 y el amoníaco gaseoso se libera por el tope del tambor y es

succionado por la primera etapa del compresor de refrigeración C-3, y de

allí a la segunda etapa.

Cada etapa del compresor esta provista de su respectivo enfriador.

El amoníaco gaseoso, luego de salir del enfriador de la segunda etapa,

pasa por los post-enfriadores E-12 y de allí a los condensadores de

amoníaco de refrigeración E-14. El amoníaco líquido, producto de la

condensación, pasa al tambor de almacenamiento D-49 y luego es

transferido a los E-13 (carcasa), cerrándose así el ciclo.

6.7Recuperación del Amoníaco.

Aquí el objetivo es separar el amoníaco del gas de purga que no es

separado en el separador de gas de purga S-3.

El sistema de recuperación de amoníaco consta de una torre

purificadora T-6 y una torre despojadora T-7. El gas de purga entra por la

parte inferior de la torre T-6 donde el amoníaco, debido a su solubilidad

con el agua, es absorbido a 38 ºC y 240 psi, mientras que los gases H 2, N2,

Ar y CH4, insolubles en el agua, salen al sistema de venteo de gas de

purga o al sistema de gas combustible de baja presión.

La solución de agua amoniacal es bombeada desde el fondo del T-6

con las bombas P-8, una parte de ella pasa por el enfriador de agua

amoniacal E-17 y se utiliza como reflujo en la parte media de la T-6,

mientras que la otra parte fluye a la sección media del despojador T-7.

La solución de agua amoniacal en la T-7 se calienta mediante el

rehervidor de fondo E-48, el cual trabaja con vapor sobrecalentado de 500

psi. Los vapores suben a través de la torre T-7 y se encuentra con la

corriente fría que viene de la T-6 y el vapor de agua se condensa. El resto

de los vapores ascendentes son enfriados con una inyección de

amoníaco líquido proveniente del D-14 para controlar la temperatura del

tope y a la vez condensar el resto de agua arrastrada. El agua separada

baja al fondo de la T-7 y por el tope sale amoníaco gaseoso casi puro,

éste luego se enfría y se condensa en el condensador de reflujo E-18. El

amoníaco líquido se separa y se envía al tanque de almacenamiento de

amoníaco en el área 41.

El agua proveniente del fondo de la T-7 se enfría en el enfriador de

condensado E-19 y se emplea como reflujo en el tope de la T-6, para

continuar con la absorción de amoníaco de la corriente de gas de purga.

CONCLUSIÓN.

El amoniaco tiene su importancia tanto comercial como social. Este

presenta procesos productivos detacados por ser de elaboración limpia

Los productos que provienen de este compuesto sirve de gran utilidad y

beneficio y puede facilitar el desarrollo de la sociedad.

En las aplicacione, el amoniaco dentro del los procesos de cultivo

son muy favorables cuantificando la producción y también pueden

haberse controlado las malas hierbas y así no se las abona.

El amoníaco interactua con ciertas fracciones de la materia

orgánica, Este reconoce efecto de este abono sobre la descomposición

de los residuos vegetales en la tierra, en relación con la posibilidad de

constituir enlaces químicos entre el amoniaco y ciertas porciones de la

materia orgánica no totalmente evolucionada.

Este compuesto conociendo su utilidad se le puede sacar el mejor

provecho posible.

BIBLIOGRAFÍA.

MARTÍNEZ, Marcías. Diccionario del Gas Natural. Edic.: Astro

Data S.A. 2006. Maracaibo, Venezuela.

Trabajo Gas de Síntesis.

www.google.com

www.monografia.com

www.textoscientificos.com

McGraw Hill. Handbook of Industrial Chemistry. Organic

Chemicals (2005).