República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica de las Fuerzas Armadas Bolivariana UNEFA

Ingeniería Petróleo

Cátedra: Refinación de Gas

Profesor: Integrantes:

Calderin Luis 20.737.663

Maestre Yuris 20.737.961

Torres Andrymar 24.227.088

Fernández Steffani 24.228.383

Barreto Edwar

San Tome, Mayo del 2014

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Integrantes:

Calderin Luis 20.737.663

Maestre Yuris 20.737.961

Torres Andrymar 24.227.088

Fernández Steffani 24.228.383

Barreto Edwar

Resumen

La presente investigación tuvo como propósito la revisión, el análisis y procesamiento de información bibliográfica y cibernética con la finalidad de

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profundizar sobre la importancia de la materia prima en la industria Petroquímica ya que por medio de esta obtenemos los principales productos usados en la vida cotidiana, sin embargo, para llevar a cabo la transformación del gas natural en materias primas la industria petroquímica aplica una serie de procesos, para poder obtener los productos deseados. Por otra parte también estudiaremos, cuales han sido los avances del gas natural como combustibles, ya que mediante este se han implementado nuevos mecanismo que han llevado a una mejora de ciertos productos y equipos, donde el gas se ha transformado en materia importante y resaltante a nivel mundial, así mismo, se han implementado alternativas donde este pueda remplazar al combustóleo. Por consiguiente, la investigación ha estudiado igual el Gas Síntesis, ya que este es utilizado para crear productos químicos de gran relevancias, entres los principales utilizados podemos mencionar el Síntesis de Amoniaco y el Síntesis de Metanol, que estos son los encargados de la obtención de productos como Fertilizantes, Urea, Plásticos, Fibras etc. Cabe resaltar que para la generación del Gas síntesis se deben de aplicar diversos métodos para la producción del mismo, en los cuales podemos mencionar el Reformado por vapor de agua, Oxidación Parcial (POX), Reformado Auto térmico y Reformado por Combinación o por dos etapas, estas son las principales tecnologías para la generación de Gas Síntesis. El estudio se ha realizado bajo la modalidad de investigación Documental usado como referencia para la construcción del cuerpo del trabajo, información de segunda mano, lo cual condujo a plantear aspectos bien puntuales sobre el gas como materia prima de la Industria Petroquímica y sus métodos a utilizar para la obtención de sus productos.

Índice

Pág.

El Gas Como Materia Prima De La Petroquímica………………….. 9

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Energía Vs Combustible…………………………………………..10 -11

Producción de Gas de Síntesis………………………………..….11- 12

Selección De La Tecnología Para Generación Del Gas De Síntesis...12

Reformado de Metanol por vapor de agua………………………………………. 12

Una de sus principales ventajas …………………………………13 Algunas desventajas de este tipo de reformadores…………...13-14

Reformado por Oxidación Parcial (POX)…………………………...14

Estas Temperaturas Altas Y La Falta De Catalizadores Otorgan Las Siguientes Desventajas A Estos Reformadores Con Relación A Los Auto térmicos ……………………………………………….15

El Reformado Auto Térmico…………...………………………....16-17

El Reformado por Combinación ó por dos etapas……………….17-18

Síntesis del Amoniaco………………………………………..……......18 Preparación del gas de síntesis………………………………..…19 Existen dos procedimientos fundamentales para la producción del

gas de síntesis …………………………………………………...19 Compresión …………………………………………………...... 19 Síntesis…………………………………………………………...20 Aplicaciones Y Usos …………………………………………….20

Síntesis Metanol…………………………………………….………… 21

Obtención De Metanol……………..…………………………….21 Proceso Lurgi…………………………………………………… 23 Reforming………………………………………………..………23

Síntesis…………………………………………………..……….24 Destilación……………………………………………………… 25 Proceso Ici ……………………………………………………....25

Interpretación Individual…………………...…………..…………….26

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Glosario del Término………...………………………….…….…...27-28

Interpretación Individual………………………...……..…………….26

Glosario del Término………...………………………….…….…...27-28

Bibliografía……………………………………...…………….……….29

Anexos………………………………………………...…………….30-31

Índice de Figuras

Figura (1) El Gas como materia prima de la Petroquímica………10

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Figura (2). Productos petroquímicos producidos a partir del Gas Natural…………………………………………………………………11

Figura (3) Proceso Lurgi …………………………………………….23

Índice de Tablas

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Las propiedades físicas más relevantes del metanol, en condiciones normales de presión y temperatura…………………..……..…………….. 21

Índice de Anexos

Producción de Gas de Síntesis………………………………………..13

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Reformado de Metanol por vapor de agua …………………………14

Reformado por Oxidación Parcial (POX) ………………………….15

El reformado auto térmico ………………………………………...…17

Obtención De Metanol………………………………………..……… 21

Reforming ………………………………………………………23 Síntesis…………………………………………………………. 24

Introducción

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1. El Gas Como Materia Prima De La Petroquímica

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Actualmente existen más de 200 procesos petroquímicos, no obstante, el gas natural se ha convertido en uno de los principales insumos de la industria petroquímica moderna. Sus derivados proporcionan una variada gama de substancias primarias que a través de subsecuentes procesos y tratamientos se van transformando y multiplicando en otros semiproductos o productos.

El gas seco, húmedo o condensado, a través de tratamientos adecuados, sirve de insumo para la refinación y petroquímica, donde por medio de plantas especialmente diseñadas se hacen recombinaciones de las moléculas de los hidrocarburos para obtener materia prima semielaborada resultando así una cadena de otros procesos o productos finales que serán destinados a los mercados.

El gas natural separado del petróleo (gas asociado) y el gas libre (no asociado) procedente de yacimientos de gas, solo es tratado y acondicionado para obtener gas seco de ciertas especificaciones: metano, que se despacha por gasoducto y red de distribución a ciudades y centros industriales donde se utiliza como combustible El gas, sujeto a tratamientos adecuados es separado en metano, etano, propano y butano, posteriormente puede ir a las plantas petroquímicas para ser convertido ulteriormente en una variedad de productos semielaborados o finales. De igual manera puede ser enviado a las refinerías, donde a través del Cracking y el Reformado Catalítico se obtiene las materias bases para los derivados del gas natural, es decir, las principales cadenas petroquímicas. (Fig 1)

Figura (1) El Gas como materia prima de la Petroquímica

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Figura 2. Productos petroquímicos producidos a partir del Gas Natura

2. Energía Vs Combustible

La Importancia del gas en la vida moderna, la industria y el hogar se debe a que es un combustible eficiente, cuyas ventajas superan la disponibilidad, eficiencia y manejo de otros combustibles. El gas natural irá substituyendo gradualmente al combustóleo en la generación de energía eléctrica y en la industria: El consumo de combustóleo disminuyó de 475 mil barriles diarios en 2001 a 406 mbd en 2002, mientras que el gas natural aumentó de 1993 mmpcd en 2001 a 2434 mmpcd en 2003. Como combustible, ofrece ventajas que sobrepasan las características, disponibilidad, eficiencia y manejo de otros combustibles y líquidos.

Es limpio. No produce hollín ni mugre. Por lo tanto, los equipos en que se usa como combustible no requieren mantenimiento especial.

Puede manejarse a presiones deseadas de entrega en los sitios de consumo. Su poder calorífico y combustión son altamente satisfactorios.

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Volumétricamente es susceptible a la compresión o expansión, en función a la relación presión-temperatura que se le desee imponer.

Puede ser transportado por sistemas de tuberías madres, troncales y ramales, especialmente diseñadas, que permiten mantener rangos de volúmenes a presiones deseadas.

Su entrega a clientes puede ser continua y directa a los artefactos donde debe consumirse, utilizando controles y reguladores, sin requerimientos de almacenaje en sitio o preocupación por volúmenes almacenados en el hogar, la oficina, el taller, la planta o fábrica.

La reversibilidad gas-líquido-gas lo hace apto para el envasado en pequeños y seguros recipientes, fáciles de manejar, transportar e instalar para suplir combustibles en sitios no servidos por red de tuberías de distribución. El gas licuado puede también transportarse en barcos, desde áreas remotas de producción y procesamiento a grandes terminales de almacenamiento que surten a industrias y a miles de clientes particulares.

Por su eficiencia y poder calórico, su costo por volumen es muy económico

Las características de funcionamiento limpio y eficiente, su rendimiento y precio económico han logrado que cada día se expanda el mercado de Gas Natural para Vehículos (GNV). Se ha comprobado que como combustible el gas metano es muchísimo menos contaminante del ambiente que otros, como la gasolina y el Diesel. El gas como alternativa energética, presenta una participación ascendente en los mercados mundiales energéticos y se espera que la demanda continúe aumentando en los próximos veinte años.

3. Producción de Gas de Síntesis: El gas de síntesis (syngas o synthesis gas en inglés) es una mezcla gaseosa formada principalmente por hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO) que se emplean para fabricar productos químicos. Es decir, H2 + N2 (Para la sistesis de Amoniaco) o H2 + CO (para la sistesis de CHEOH)

Se obtiene a través de la oxidación parcial del Metano.

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La reacción total es producida en una llama a 1300 y 1400 ºC y una P= 60- 80 Atm, con un tiempo de resistencia de 2-5seg.La reacción Exotérmica (2) provee de calor para la reacción Endotérmica (3y 4)

3.1Selección De La Tecnología Para Generación Del Gas De Síntesis.

A. Reformado por Vapor de aguaB. Oxidación Parcial (POX)C. Reformado Auto térmicoD. Reformado por Combinación ó por dos etapas

La elección de la tecnología de Reformación Influirá en la eficiencia térmica de la planta y en el costo instalación del reformador, plantas de O2 (si es necesaria) y la sección de Fischer- Tropsch.

Uno de los desafíos más grandes es la optimización de la energía de integración entre las secciones de generación y conversión de Syngas

A. Reformado de Metanol por vapor de agua: es un método para la

obtención de hidrógeno a partir de hidrocarburos, y en particular gas natural. Este proceso requiere de una gran cantidad de energía para realizar el reformado y en el caso de algunos combustibles, se necesita una remoción de contenidos de azufre y otras impurezas.

Este proceso consiste en exponer al gas natural, de alto contenido de metano, con vapor de agua a alta temperatura y moderada presión. Se obtienen como resultado

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de la reacción química hidrógeno y dióxido de carbono, y dependiendo la mezcla reformada, también monóxido de carbono, este proceso tiene un rendimiento de 65%, y en el caso de que el gas natural contenga azufre, este debe ser eliminado mediante la desulfuración. El proceso se lleva a cabo mediante dos reacciones, la primera es la reacción de Water Gas Shift entre el agua y el metano:

CH4 + 2 H2O → 4 H2 + CO2

Esta primera reacción de reformado tiene lugar entre 800–900 °C a una presión de 25 bar, obteniéndose un gas rico en dióxido de carbono e hidrógeno y, en menor cantidad, monóxido de carbono. Se elimina primeramente el monóxido por medio de las reacciones de cambio de alta a baja temperatura a 400 y 200 °C respectivamente y se produce una mezcla gaseosa de H2, CO2, H2O y un poco de CO y CH4. Después de esta etapa se realiza una última purificación, mediante el proceso Pressure Swing Adsorption (PSA), el cual permite obtener hidrógeno puro al 99.99%, cuyo contenido energético es mayor que del gas natural del cual precede.

Una de sus principales ventajas: es la no utilización de una planta de O2. Sin

embargo puesto que estos reformadores son más costoso que la POX y reformador auto térmico, existe un tamaño mínimo de planta sobre el cual la economía de escala de una planta criogénica de O2 en combinación con un POX o reformador automático es más barato que el reformador por vapor de agua.

Algunas desventajas de este tipo de reformadores son:

Una relación de Syngas H2/ CO > 4, que se considera muy alta en comparación a la optima requerida en la sección de F-T.

Conversión de CH4 baja, debido a la operación a máxima temperatura. Velocidad de consumo de agua muy alta.

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Recirculando el CO2 y removiendo el exceso de H2 a través de membrana puede ser disminuida la relación H2/CO a niveles más aceptables en la sección F-T.

Debido a que la conversión de CH4, es función de la presión de operación, se debe disminuir esta para permitir el incremento de dicha conversión. Debido a los costos relacionados con estas etapas, el eso de reformadores de vapor será más apropiado cuando se tenga las siguientes condiciones:

Planta de GTL relativamente pequeña con una capacidad relativamente menos a 10000bpd.

Exceso de H2 puede ser utilizado para la producción de metanol o amoniaco cuando el gas natural contiene elevado grado de CO2

Cuando las cantidades de agua pueden ser obtenida a bajo costo.

B. Reformado por Oxidación Parcial (POX)

En este proceso, desarrollado por Texaco y Shell, el hidrocarburo se mezcla con el oxígeno, se calientan, se mezclan y queman dentro del reactor. Al operar en ausencia de un catalizador las temperaturas de operación son superiores a 1100ºC, según la siguiente reacción:

CnHm + n/2 O2 ↔ n CO + m/2 H2 Exotérmica

El calor necesario para llevar a cabo la reacción se aporta, normalmente, por la oxidación de una parte del fuel de entrada. Los productos principales son CO y H2, y se obtienen como subproductos CO2 y H2O, de modo que la composición de la corriente gaseosa de salida vendrá definida por el equilibrio termodinámico. La eficiencia de esta reacción es relativamente elevada, pero es menos eficiente que el reformado por vapor debido a que opera a elevadas temperaturas y existe el problema de la recuperación del calor. En este método de reformado no es necesario que haya una desulfuración previa del hidrocarburo para operar, pero, en

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contraposición, tiene unos costes de inversión y operación elevados si se opera con oxígeno puro.

Así mismo, la combustión parcial no catalítica del CH4 produce Syngas con una relación H2/ CO<2, la cual se considera cercana a la optima requerida por la sección de F-T. Esta relación baja resulta de la poca cantidad de vapor que es utilizado en el proceso.

Debido a la ausencia de catalizador, el reformador opera a T>1400ºC.

Estas Temperaturas Altas Y La Falta De Catalizadores Otorgan Las Siguientes Desventajas A Estos Reformadores Con Relación A Los Autotermicos:

Formación de hollin carbonilo) y altos niveles de amoniaco y HCN ( acidocianhidrico) para los cuales se utilizara un scruber (absorbedor) para limpiar el gas

Altos consumos de O2 Debido a la ausencia de la reacción gas- agua, el CH4 no convertido como el

producido por las reacciones de F-T, no pueden ser recirculadas al reformador sin eliminar el CO2 del gas colas de F-T

Dependiendo de la energía necesaria en la planta, el Syngas del reformador puede ser enfriado con agua o por la producción de vapor en un intercambiador de calor.

C. El reformado autotérmico es una combinación de la oxidación parcial

(POX) y la de reformado por vapor (SR). La temperatura se regula usando el calor

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que genera la combustión como fuente de energía en la reacción de reformado con vapor de agua.

CnHm + H2O + n/2 O2 ↔ n CO + m/2 H2

En el reformado autotérmico, el hidrocarburo reacciona con el vapor de agua y con el aire para producir un gas rico en hidrógeno. Las reacciones de reformado por vapor (SR) y de oxidación parcial (POX), tienen lugar de forma conjunta. Con la correcta combinación de alimentación de entrada (fuel, aire y vapor), el calor de reacción de la oxidación parcial es suficiente para que se dé la reacción de reformado por vapor.

Como ocurre en los otros métodos de reformado, se hace necesario un reactor WGS y una etapa de purificación de la corriente de hidrógeno para eliminar los óxidos de carbono (CO). Los reformadores autotérmicos típicos emplean un lecho catalizador de metales nobles y operan en un rango de temperaturas que oscila entre 800ºC y los 1300ºC.

Comparándolos con los reformadores por vapor, la ventaja de operar a tan elevadas temperaturas hace que los sulfuros del fuel no sean tan venenosos para el catalizador. Aún así, debido al elevado contenido en azufre del queroseno (400-600 ppm) la desulfuración previa del combustible sigue siendo necesaria ya que no existe ningún catalizador para este método capaz de soportar estos niveles de contaminación sin envenenarse. Otra ventaja de este método de obtención es que los tiempos de respuesta son menores que los del reformado por vapor.

D. - Reformado por Combinación ó por dos etapas: Al combinar un

reformador de metano con vapor SMR) y un reformador auto térmico (ATR) puede

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ser obtenida una mejor utilización de la energía que usando por separado estas tecnologías.

Para combinar el trabajo que realiza un reformador de vapor y un auto térmico, se debe considerar que se obtendrá un relativo incremento de energía en comparación a las otras tecnologías

Dependiendo del grado de energía de integración y las condiciones de operaciones, la eficiencia térmica para esta tecnología en una planta de GTL será mejorada alrededor del 1 o 2%.

Aunque este tipo de reformador es menos costoso que el reformador con vapor y más que el Auto térmico, la selección se basara en el costo del gas natural.

3.2 Síntesis del Amoniaco:

PRODUCCIÓN APLICACIONES Y USOS

PRODUCCIÓN

El método principal de producción de Amoniaco Anhidro es el proceso de Haber-Bosh modificado, que constituye la forma de producción del 90% del Amoniaco mundial. En este proceso, el Nitrógeno (obtenido de la atmósfera) y el hidrogeno (a partir del gas natural) se mezclan en una proporción de 1:3 y pasan sobre un catalizador a alta presión. El Amoniaco así producido se colecta por diferentes métodos y los reactivos que no reaccionaron se recirculan al reactor. Pequeñas cantidades de Amoniaco se producen industrialmente como subproducto de la coquización del carbón. La mayor proporción de producción industrial de Amoniaco ocurre en áreas donde el gas natural es barato y abundante ya que el Amoniaco se sintetiza usando este medio

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El proceso completo de producción de Amoniaco puede subdividirse en las siguientes operaciones:

Preparación del gas de síntesis Producción de gas Conversión de Monóxido de Carbono Purificación del gas Compresión Síntesis Recuperación de Hidrógeno del gas de purga

Los cambios más significativos efectuados en los últimos años corresponden a la preparación del gas de síntesis y en la compresión.

Preparación del gas de síntesis: El objetivo de esta etapa consiste en la preparación de una mezcla de Nitrógeno e Hidrógeno tan pura como sea posible a una razón estequiométrica de 1:3. Las materias primas consisten en agua, aire y un medio reductor que contenga Carbono, y que por su parte contenga Hidrógeno.

Existen dos procedimientos fundamentales para la producción del gas de síntesis: reformado de vapor y oxidación parcial. Los principales productos de estos procedimientos constituyen Hidrógeno y Monóxido de Carbono. El oxígeno necesario puede ser proveído ya sea como vapor, como oxígeno gaseoso o como aire. Si se usa un catalizador y se emplea el vapor como agente de transferencia de oxígeno, el proceso se llama reformado de vapor. Por otro lado, si el reactante es oxígeno o aire y no se usan catalizadores, el proceso se llama oxidación parcial.

Compresión: Termodinámicamente, la generación de Amoniaco necesita de altas presiones o muy bajas temperaturas. Con mayor facilidad se puede obtener alta presión que la temperatura necesaria para una conversión aceptable, así que todas las plantas de producción incluyen este pasó. Los sistemas de presión industrialmente usados se encuentran en el intervalo de 8 a 45 MPa (80-450 bar), aunque la mayoría opera a presiones de entre 15 y 25 MPa (150-250 bar).

Síntesis: Los catalizadores empleados permiten el trabajo de alrededor de 350 ºC. A las condiciones comerciales de operación la conversión alcanzada por paso del gas de síntesis es solo del 25-35% y por ello, en las plantas de producción se recurre a

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reciclo para elevar la conversión global del proceso. El gas que sale del reactor se fracciona por condensación para retirar el Amoniaco producido y el resto se devuelve al proceso.

Previo al proceso Haber-Bosch, el Amoniaco se producía por la hidrólisis de cianuros. Otro método a pequeña escala para la producción de Amoniaco consiste en la regeneración a partir de sales de Amonio por medio del calentamiento en presencia de una base.

El Amoniaco se produce tanto por el hombre como por procesos naturales. La cantidad de Amoniaco producido por el hombre cada año es casi igual al producido por la naturaleza en el mismo periodo. En el medio ambiente el Amoniaco se produce por bacterias en el suelo, plantas y animales en descomposición y por desechos animales.

Aplicaciones Y Usos

La mayoría del Amoniaco producido se usa con fines agrícolas, ya sea por aplicación directa o como intermediario en la producción de fertilizantes. El Amoniaco y los compuestos de Amonio usados en fertilizantes representan cerca del 89% del Amoniaco producido comercialmente. El uso directo del Amoniaco puede caer en las siguientes categorías: Amoniaco

Anhidro 30%, soluciones de urea/nitrato de Amonio 24%, urea 17,5%, nitrato de Amonio 5%, sulfato de Amonio 2% y otras formas 21,5%. Muchos compuestos de Amonio y Ácido Nítrico se usan directamente en la producción de fertilizantes.

Las proporciones pequeñas de Amoniaco producido no incorporado en fertilizantes se usan como inhibidores de corrosión, en la purificación de fuentes de agua, como componente de limpiadores domésticos y en la industria de refrigerantes.

Se usa en las industrias de pulpa de papel, de la metalurgia, del caucho, de comidas y bebidas, de los textiles, de productos farmacéuticos y en las industrias del cuero.

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3.3 Síntesis Metanol: En condiciones normales es un líquido incoloro, de escasa viscosidad y de olor y sabor frutal penetrante, miscible en agua y con la mayoría de los solventes orgánicos, muy tóxico e inflamable. El olor es detectable a partir de los 2 ppm.

Es considerado como un producto petroquímico básico, a partir del cual se obtienen varios productos secundarios.

Las propiedades físicas más relevantes del metanol, en condiciones normales de presión y temperatura, se listan en la siguiente tabla:

Obtención De Metanol

Originariamente se producía metanol por destilación destructiva de astillas de madera. Esta materia prima condujo a su nombre de alcohol de madera. Este proceso consiste en destilar la madera en ausencia de aire a unos 400 °C formándose gases combustibles (CO, C2H4, H2), empleados en el calentamiento de las retortas; un destilado acuoso que se conoce como ácido piroleñoso y que contiene un 7-9% de ácido acético, 2-3% de metanol y un 0.5% de acetona; un alquitrán de madera, base para la preparación de antisépticos y desinfectantes; y carbón vegetal que queda como residuo en las retortas.

Actualmente, todo el metanol producido mundialmente se sintetiza mediante un proceso catalítico a partir de monóxido de carbono e hidrógeno. Esta reacción emplea

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Peso Molecular 32 g/molDensidad 0.79 kg/lPunto de fusión -97 °CPunto de ebullición 65 °C

altas temperaturas y presiones, y necesita reactores industriales grandes y complicados.

CO + CO2 + H2 CH3OH

La reacción se produce a una temperatura de 300-400 °C y a una presión de 200-300 atm. Los catalizadores usados son ZnO o Cr2O3.

El gas de síntesis (CO + H2) se puede obtener de distintas formas. Los distintos procesos productivos se diferencian entre sí precisamente por este hecho. Actualmente el proceso más ampliamente usado para la obtención del gas de síntesis es a partir de la combustión parcial del gas natural en presencia de vapor de agua.

Gas Natural + Vapor de Agua CO + CO2 + H2

Sin embargo el gas de síntesis también se puede obtener a partir de la combustión parcial de mezclas de hidrocarburos líquidos o carbón, en presencia de agua.

Mezcla de Hidrocarburos Líquidos + Agua CO + CO2 + H2

Carbón + Agua CO + CO2 + H2

En el caso de que la materia prima sea el carbón, el gas de síntesis se puede obtener directamente bajo tierra. Se fracturan los pozos de carbón mediante explosivos, se encienden y se fuerzan aire comprimido y agua. El carbón encendido genera calor y el carbono necesarios, y se produce gas de síntesis. Este proceso se conoce como proceso in situ. Este método no tiene una aplicación industrial difundida.

Los procesos industriales más ampliamente usados, usando cualquiera de las tres alimentaciones (gas natural, mezcla de hidrocarburos líquidos o carbón) son los desarrollados por las firmas Lurgi Corp. E Imperial Chemical Industries Ltd. (ICI).

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Proceso Lurgi

Se denomina proceso de baja presión para obtener metanol a partir de hidrocarburos gaseosos, líquidos o carbón. El proceso consta de tres etapas bien diferenciadas. Figura 3)

Reforming: Es en esta etapa donde se produce la diferencia en el proceso en función del tipo de alimentación.

En el caso de que la alimentación sea de gas natural, este se desulfuriza antes de alimentar el reactor.

Aproximadamente la mitad de la alimentación entra al primer reactor, el cual está alimentado con vapor de agua a media presión. Dentro del reactor se produce la oxidación parcial del gas natural. De esta manera se obtiene H2, CO, CO2 y un 20% de CH4 residual.

Gas Natural + Vapor de Agua CO + CO2 + H2

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Esta reacción se produce a 780 °C y a 40 atm. El gas de síntesis más el metano residual que sale del primer reactor se mezcla con la otra mitad de la alimentación (previamente desulfurizada). Esta mezcla de gases entra en el segundo reactor, el cual está alimentado por O2. Este se proviene de una planta de obtención de oxígeno a partir de aire.

CH4 + CO + CO2 + O2 CO + CO2 + H2

Esta reacción se produce a 950 °C. En caso de que la alimentación sea líquida o carbón, ésta es parcialmente oxidada por O2 y vapor de agua a 1400-1500 °C y 55-60 atm. El gas así formado consiste en H2, CO con algunas impurezas formadas por pequeñas cantidades de CO2, CH4, H2S y carbón libre. Esta mezcla pasa luego a otro reactor donde se acondiciona el gas de síntesis eliminándose el carbón libre, el H2S y parte del CO2, quedando el gas listo para alimentar el reactor de metanol.

Síntesis: El gas de síntesis se comprime a 70-100 atm. y se precalienta. Luego alimenta al reactor de síntesis de metanol junto con el gas de recirculación. El reactor Lurgi es un reactor tubular, cuyos tubos están llenos de catalizador y enfriados exteriormente por agua en ebullición. La temperatura de reacción se mantiene así entre 240-270 °C.

CO + H2 CH3OH ΔH < 0

CO2 + H2 CH3OH ΔH < 0

Una buena cantidad de calor de reacción se transmite al agua en ebullición obteniéndose de 1 a 1.4 Kg. de vapor por Kg. de metanol. Además se protege a los catalizadores.

Destilación: El metanol en estado gaseoso que abandona el reactor debe ser purificado. Para ello primeramente pasa por un intercambiador de calor que reduce su temperatura, condensándose el metanol. Este se separa luego por medio de separador, del cual salen gases que se condicionan (temperatura y presión adecuadas) y se

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recirculan. El metanol en estado líquido que sale del separador alimenta una columna de destilación alimentada con vapor de agua a baja presión. De la torre de destilación sale el metanol en condiciones normalizadas.

Proceso Ici

La diferencia entre los distintos procesos se basa en el reactor de metanol, ya que los procesos de obtención de gas de síntesis y purificación de metanol son similares para todos los procesos.

En este caso la síntesis catalítica se produce en un reactor de lecho fluidizado, en el cual al gas de síntesis ingresa por la base y el metanol sale por el tope. El catalizador se mantiene así fluidizado dentro del reactor, el cual es enfriado por agua en estado de ebullición, obteniéndose vapor que se utiliza en otros sectores del proceso.

Interpretación Individual

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La industria petroquímica se ha encargado de la transformación del gas natural en materia prima, donde esta ha tenido una gran importancia a nivel mundial, debido a la cantidad de productos generados u obtenidos a través de ella, donde cabe resaltar que la parte más importante de un país es la alimentación, y esta materia prima es la esencia principal de la Agricultura, a la hora de crear productos como Urea, Fertilizantes, etc.

Steffani Fernández 24.228.383

Glosario del Termino

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Gas Natural: Mezcla de hidrocarburos gaseosos que se ha formado y acumulado en el interior de la tierra. Es el producto de la descomposición de la materia orgánica de animales y vegetales sepultados durante millones de años. Se utiliza como combustible y materia prima de la industria petroquímica.

Syngas: es un combustible gaseoso obtenido a partir de sustancias ricas en carbono (hulla, carbón, coque, nafta,biomasa) sometidas a un proceso químico a alta temperatura. Contiene cantidades variables de monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H2).

Compresión: es la resultante de las tensiones o presiones que existe dentro de un sólido deformable omedio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen del cuerpo, y a un acortamiento del cuerpo en determinada dirección (Coeficiente de Poisson).

La destilación: es la operación de separar, mediante vaporización y condensación en los diferentes componentes líquidos, sólidos disueltos en líquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición de cada una de las sustancias ya que el punto de ebullición es una intensiva de cada sustancia, es decir, no varía en función de la masa o el volumen, aunque sí en función de la presión.

Petroquímica es lo perteneciente o relativo a la industria que utiliza el petróleo o el gas natural como materias primas para la obtención de productos químicos.

Materias primas es la materia extraída de la naturaleza y que se transforma para elaborar materiales que más tarde se convertirán en bienes de consumo.

Procesos de Absorción Química: Estos procesos se caracterizan porque el gas agrio se pone en contacto en contracorriente con una solución en la cual hay una substancia que reacciona con los gases ácidos.

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Reacción exotérmica: cualquier reacción química que desprenda energía, ya sea como luz o como calor,1 o lo que es lo mismo: con una variación negativa de la entalpía; es decir: -ΔH. El prefijo exo significa «hacia fuera».

Combustóleo: s una fracción del petróleo que se obtiene como residuo en la destilación fraccionada. De aquí se obtiene entre un 30 y un 50% de esta sustancia. Es el combustible más pesado de los que se puede destilar a presión atmosférica.

Refinería: es una planta industrial destinada a la refinación del petróleo, por medio de la cual, mediante un proceso adecuado, se obtienen diversos combustibles fósiles capaces de ser utilizados en motores de combustión: gasolina, gasóleo, etc.Además, y como parte natural del proceso, se obtienen diversos productos tales como aceites minerales y asfaltos.

Cracking o craqueo es la descomposición de una molécula compleja en otras más pequeñas.

La reformación catalítica es un proceso químico utilizado en el refino del petróleo. Es fundamental en la producción de gasolina. Su objetivo es aumentar el número de octano de la nafta pesada obtenida en la destilación atmosférica del crudo

MTBE :( El éter metil tert-butílico, metil tert-butil éter, metil terc-butil éter, es un líquido inflamable de olor característico desagradable. Se fabrica combinando sustancias químicas como isobutileno y metanol, y se ha usado desde los años 1980 como aditivo para incrementar el octanaje de la gasolina sin plomo

Bibliografía

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http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/marquezronald/wp-content/uploads/2009/08/Guia-Quimica-Industrial-II-Amoniaco_Acido-Nitrico.pdf

http://www.contechs.org/Projecto%20de%20Grado%20de%20Gonzalo%20y%20Vara/CAPITULO%204.pdf

http://www.energia.gob.mx/webSener/res/86/Petroquimica_final.pdf http://todoproductividad.blogspot.com/2009/07/sobre-las-ultimas-tecnologias-

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%20documentos/luis%20jr/Obtencion_de_Metanol.pdf

Apéndice

Producción de Gas de Síntesis

29

Reformado de Metanol por vapor de agua

Reformado por Oxidación Parcial (POX)

El reformado auto térmico

Síntesis del Metanol

Obtención De Metanol

30

CH4 + 2 H2O → 4 H2 + CO2

CnHm + n/2 O2 ↔ n CO + m/2 H2 Exotérmica

CnHm + H2O + n/2 O2 ↔ n CO + m/2 H2

CO + CO2 + H2 CH3OH

Peso Molecular 32 g/molDensidad 0.79 kg/lPunto de fusión -97 °CPunto de ebullición 65 °C

Reforming

Síntesis

31

Gas Natural + Vapor de Agua CO + CO2 + H2

Mezcla de Hidrocarburos Líquidos + Agua CO + CO2 + H2

Carbón + Agua CO + CO2 + H2

Gas Natural + Vapor de Agua CO + CO2 + H2

CH4 + CO + CO2 + O2 CO + CO2 + H2

CO + H2 CH3OH ΔH < 0

CO2 + H2 CH3OH ΔH < 0