amoniaco y urea

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Seminario de Gas Natural y sus procesos de transformacion Seminario de Gas Natural y sus procesos de transformacion PLANTA DE AMONÍACO PLANTA DE AMONÍACO PLANTA PLANTA AMONÍACO AMONÍACO GAS DE PROCESO CO 2 AMONÍACO GAS COMBUSTIBLE

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Page 1: Amoniaco y Urea

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PLANTA DE AMONÍACOPLANTA DE AMONÍACO

PLANTAPLANTAAMONÍACOAMONÍACO

GAS DE

PROCESO

CO2

AMONÍACO

GAS COMBUSTIBLE

Page 2: Amoniaco y Urea

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AMONÍACOAMONÍACODIAGRAMA DE BLOQUESDIAGRAMA DE BLOQUES

COMPRESIÓNHIDRO-

DESULFURACIÓNREFORMACIÓN

PRIMARIAREFORMACIÓN

SECUNDARIA

CONVERSIÓNDE CO A ALTA TEMPERATURA

CONVERSIÓN DE CO A BAJA TEMPERATURA

LAVADO METANACIÓN SÍNTESIS RECUPERACIÓN

AMONÍACO AMONÍACOCO2AMINA

GAS

GAS

COMBUSTIBLE

Page 3: Amoniaco y Urea

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AMONÍACOAMONÍACODESCRIPCIÓN DEL PROCESODESCRIPCIÓN DEL PROCESO

PREPARACIÓN

DEL GAS

En el caso que se disponga de gas a baja presión, ésta es elevada hasta la condición requerida en la sección de hidrodesulfuración, mediante el uso de compresores.

HIDRO-

DESULFURACIÓN

En esta sección se remueven los sulfuros orgánicos presentes en el gas de alimentación, para evitar el envenenamiento del catalizador de reformación primaria.

En esta sección se remueven los sulfuros orgánicos presentes en el gas de alimentación, para evitar el envenenamiento del catalizador de reformación primaria.

LAS REACCIONES INVOLUCRADAS EN ESTA SECCIÓN SON:

COS + H2 -------> H2S + CO

RSH + H2 -------> RH + H2S

RSR’ + H2 -------> RH + R’H H2S

CH2=CH2 + H2 -------> CH3-CH3

Page 4: Amoniaco y Urea

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AMONÍACOAMONÍACODESCRIPCIÓN DEL PROCESODESCRIPCIÓN DEL PROCESO

REFORMACIÓNSe define como la descomposición química del gas natural, llevada a cabo mediante la aplicación de calor. Tiene como finalidad obtener el hidrógeno del gas de proceso y liberar el nitrógeno del aire.

Se define como la descomposición química del gas natural, llevada a cabo mediante la aplicación de calor. Tiene como finalidad obtener el hidrógeno del gas de proceso y liberar el nitrógeno del aire.

LAS REACCIONES INVOLUCRADAS SON:

REFORMACIÓN DE HIDROCARBUROS

CnH2n+2 + nH2O (g) (2n+1)H2 (g) + nCO (g)

CnH2n+2 + 2 nH2O (g) (3n+1)H2 (g) + nCO2 (g)

CONVERSIÓN DE MONÓXIDO DE CARBONO

nCO(g) + nH2O (g) nH2 (g) + nCO2 (g) + calor

REACCIONES DE COMBUSTIÓN

2H2 (g) + O2 (g) + N2 (g) -------> 2H2O (g) + N2 (g) + calor

CH4 (g) + O2 (g) + N2 (g) -------> 2H2 (g) + N2 (g) + CO2 (g) + calor

CH4 (g) + 2O2 (g) + N2 (g) -------> 2H2O (g) + N2 (g) + CO2 (g) + calor

Page 5: Amoniaco y Urea

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AMONÍACOAMONÍACODESCRIPCIÓN DEL PROCESODESCRIPCIÓN DEL PROCESO

CONVERSIÓN

Esta sección tiene la finalidad de convertir el CO en CO2, ya que por ser un compuesto oxigenado produce un envenamiento del catalizador de síntesis de NH3, mientras que el CO2 puede ser eliminado fácilmente mediante un proceso de absorción.

Esta sección tiene la finalidad de convertir el CO en CO2, ya que por ser un compuesto oxigenado produce un envenamiento del catalizador de síntesis de NH3, mientras que el CO2 puede ser eliminado fácilmente mediante un proceso de absorción.

LA REACCIÓN INVOLUCRADA ES:

CONVERSIÓN DE MONÓXIDO DE CARBONO

nCO(g) + nH2O (g) nH2 (g) + nCO2 (g) + calor

Page 6: Amoniaco y Urea

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AMONÍACOAMONÍACODESCRIPCIÓN DEL PROCESODESCRIPCIÓN DEL PROCESO

LAVADO Y

METANACIÓN

Es aquí donde se remueve el dióxido de carbono de la corriente de gas de proceso. Además, se convierte tanto el monóxido de carbono remanente del reactor como el dióxido de carbono, en metano.

Es aquí donde se remueve el dióxido de carbono de la corriente de gas de proceso. Además, se convierte tanto el monóxido de carbono remanente del reactor como el dióxido de carbono, en metano.

LAS REACCIONES INVOLUCRADAS SON:

LAVADO

2HOC2H4NH2 + CO2 + H2O (HOC2H4NH3)2CO3

(HOC2H4NH3)2CO3 + CO2 + H2O 2HOC2H4NH3HCO3

2HOC2H4NH3HCO3 + CO2 HOC2H4NHCOONH3C2H4OH

METANACIÓN

CO (g) + 3H2 (g) CH4 (g) + H2O (g) + CALOR

CO2 (g) + 4H2 (g) CH4 (g) + 2 H2O (g) + CALOR

Page 7: Amoniaco y Urea

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AMONÍACOAMONÍACODESCRIPCIÓN DEL PROCESODESCRIPCIÓN DEL PROCESO

COMPRESIÓN

Y SÍNTESIS

Se incrementa la presión del gas de síntesis hasta la condición requerida en los reactores y se lleva a cabo la síntesis de amoníaco.

Se incrementa la presión del gas de síntesis hasta la condición requerida en los reactores y se lleva a cabo la síntesis de amoníaco.

LA REACCIÓN INVOLUCRADA ES:

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) + CALOR

REFRIGERACIÓN Y RECUPERACIÓN

Se retira y refrigera el amoníaco producto de la corriente de gas proveniente del reactor de síntesis y de la corriente de gas de purga.

Se retira y refrigera el amoníaco producto de la corriente de gas proveniente del reactor de síntesis y de la corriente de gas de purga.

Page 8: Amoniaco y Urea

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PLANTA DE UREAPLANTA DE UREA

PLANTAPLANTAUREAUREA

Amoniaco liquido (NH3)

CO2

UREA

Anhídrido carbónico (CO2)

gaseoso

Page 9: Amoniaco y Urea

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UREAUREADIAGRAMA DE BLOQUESDIAGRAMA DE BLOQUES

Page 10: Amoniaco y Urea

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UREAUREADESCRIPCIÓN DEL PROCESODESCRIPCIÓN DEL PROCESO

Según lo expuesto, el proceso completo de producción de la urea puede separarse en las siguientes etapas.

1. Formación de carbamato 2. Degradación del carbamato y reciclado. 3. Síntesis de urea 4. Deshidratación, concentración y granulación

ETAPAS DE

PRODUCCIÓN

La reacción de sintesis de Urea se lleva a cabo a altas presiones (200 bar) y el nivel térmico óptimo (190°C) en un reactor construido en acero inoxidable especial.El carbamato de amonio se forma a partir de CO2 y NH3 según la siguiente reacción (esta reacción genera calor):

La reacción de sintesis de Urea se lleva a cabo a altas presiones (200 bar) y el nivel térmico óptimo (190°C) en un reactor construido en acero inoxidable especial.El carbamato de amonio se forma a partir de CO2 y NH3 según la siguiente reacción (esta reacción genera calor):

LAS REACCIONES INVOLUCRADAS EN ESTA SECCIÓN SON:Amoniaco + Gas Carbónico Carbamato de Amonio

FORMACIÓN DELCARBAMATO

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UREAUREADESCRIPCIÓN DEL PROCESODESCRIPCIÓN DEL PROCESO

Descomposición del

carbamato

La conversión de Carbamato en Urea en el reactor está en el orden de 70%, por lo que existe un reciclo permanentemente y en forma contínua al reactor de Carbamato para lograr una conversión total.El carbamato se forma mucho más rápido que la urea. Al ser altamente corrosivo, su manejo es muy difícil. Por ésta razón, lo que se hace es degradarlo nuevamente a NH3 y CO2 para luego volver a formarlo.

La reacción de descomposición:

La conversión de Carbamato en Urea en el reactor está en el orden de 70%, por lo que existe un reciclo permanentemente y en forma contínua al reactor de Carbamato para lograr una conversión total.El carbamato se forma mucho más rápido que la urea. Al ser altamente corrosivo, su manejo es muy difícil. Por ésta razón, lo que se hace es degradarlo nuevamente a NH3 y CO2 para luego volver a formarlo.

La reacción de descomposición:

LAS REACCIONES INVOLUCRADAS SON:

NH2 – COONH4 (l) 2NH3 (g) + CO2 (g)

Esta se logra mediante el stripping del amoníaco, desplazando la reacción hacia productos. Al bajar la presión parcial del reactivo, el sistema evoluciona hacia su equilibrio degradando el carbamato.

Esta se logra mediante el stripping del amoníaco, desplazando la reacción hacia productos. Al bajar la presión parcial del reactivo, el sistema evoluciona hacia su equilibrio degradando el carbamato.

Page 12: Amoniaco y Urea

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UREAUREADESCRIPCIÓN DEL PROCESODESCRIPCIÓN DEL PROCESO

Síntesis de urea El carbamato se deshidrata a urea mediante la reacción:El carbamato se deshidrata a urea mediante la reacción:

LA REACCIÓN INVOLUCRADA ES:

Page 13: Amoniaco y Urea

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UREAUREADESCRIPCIÓN DEL PROCESODESCRIPCIÓN DEL PROCESO

Formación de biuret

El biuret se forma cuando dos moléculas de urea se unen liberando una molécula de amoníaco según:2 NH2 – CO – NH2 NH2 – CO – NH – CO – NH2 + NH3Se trata de una sustancia altamente tóxica para las plantas, por lo cuál su concentración en la urea debe ser muy baja, menor al 0.4%. Para lograr bajas concentraciones se usa un exceso de amoníaco en la síntesis de urea.

El biuret se forma cuando dos moléculas de urea se unen liberando una molécula de amoníaco según:2 NH2 – CO – NH2 NH2 – CO – NH – CO – NH2 + NH3Se trata de una sustancia altamente tóxica para las plantas, por lo cuál su concentración en la urea debe ser muy baja, menor al 0.4%. Para lograr bajas concentraciones se usa un exceso de amoníaco en la síntesis de urea.

Concentración

La corriente de Urea y agua obtenida en las etapas de descomposición, la cual contiene aproximadamente 70% de Urea, es concentrada al 80% en un concentrador de vacío mediante la aplicación de calor externo utilizando vapor de agua. Esta corriente se denomina Urea de Sintesis, y es bombeada hacia la unidad de Evaporación.

La corriente de Urea y agua obtenida en las etapas de descomposición, la cual contiene aproximadamente 70% de Urea, es concentrada al 80% en un concentrador de vacío mediante la aplicación de calor externo utilizando vapor de agua. Esta corriente se denomina Urea de Sintesis, y es bombeada hacia la unidad de Evaporación.

Page 14: Amoniaco y Urea

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UREAUREADESCRIPCIÓN DEL PROCESODESCRIPCIÓN DEL PROCESO

Evaporación

La corriente proveniente del Concentrador se sigue concentrado en dos etapas de Evaporación, la primera de ellas (se concentra hasta 95 %) operando a 0.3 Kg/cm2 absolutos y la segunda (se concentra hasta 99.8 %) a muy alto vacío, para lograr la evaporación del agua sin descomponer térmicamente la Urea. Un equipo clave de esta etapa es un eyector de importantes dimensiones que permite lograr los niveles de vacío requeridos.Se obtiene de este modo una corriente de Urea fundida a 132 °C con muy bajo contenido de agua, del orden de 0.5%. Esta corriente es enviada a la Torre de Prilling para la formación de perlas de Urea.

La corriente proveniente del Concentrador se sigue concentrado en dos etapas de Evaporación, la primera de ellas (se concentra hasta 95 %) operando a 0.3 Kg/cm2 absolutos y la segunda (se concentra hasta 99.8 %) a muy alto vacío, para lograr la evaporación del agua sin descomponer térmicamente la Urea. Un equipo clave de esta etapa es un eyector de importantes dimensiones que permite lograr los niveles de vacío requeridos.Se obtiene de este modo una corriente de Urea fundida a 132 °C con muy bajo contenido de agua, del orden de 0.5%. Esta corriente es enviada a la Torre de Prilling para la formación de perlas de Urea.

Granulación

Luego se pasa al perlado de Urea (formación de pequeñas perlas del orden de 2 – 4 mm de diámetro) se realiza en la Torre de Perlado (Torre de Prilling). La Urea fundida es bombeada a la parte superiror de la torre de 80 mts de altura y 16 mts. de diámetro. Mediante un canasto giratorio con unas 6000 pequeñas perforaciones se logra obtener una lluvia de Urea fundida, cuyas gotas se van solidificando primero y enfriando luego durante su caída libre, a la vez que se hace circular aire en sentido contrario mediante grandes ventiladores ubicados en la parte superior de la torre. Se obtiene de este modo el producto final, a unos 40 – 50 °C de temperatura, el cual es transportado mediante elevadores y cintas a los silos de almacenaje.

Luego se pasa al perlado de Urea (formación de pequeñas perlas del orden de 2 – 4 mm de diámetro) se realiza en la Torre de Perlado (Torre de Prilling). La Urea fundida es bombeada a la parte superiror de la torre de 80 mts de altura y 16 mts. de diámetro. Mediante un canasto giratorio con unas 6000 pequeñas perforaciones se logra obtener una lluvia de Urea fundida, cuyas gotas se van solidificando primero y enfriando luego durante su caída libre, a la vez que se hace circular aire en sentido contrario mediante grandes ventiladores ubicados en la parte superior de la torre. Se obtiene de este modo el producto final, a unos 40 – 50 °C de temperatura, el cual es transportado mediante elevadores y cintas a los silos de almacenaje.