amoniaco y urea
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Seminario de Gas Natural y sus procesos de transformacionSeminario de Gas Natural y sus procesos de transformacion
PLANTA DE AMONÍACOPLANTA DE AMONÍACO
PLANTAPLANTAAMONÍACOAMONÍACO
GAS DE
PROCESO
CO2
AMONÍACO
GAS COMBUSTIBLE
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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PLANTA DE UREAPLANTA DE UREA
PLANTAPLANTAUREAUREA
Amoniaco liquido (NH3)
CO2
UREA
Anhídrido carbónico (CO2)
gaseoso
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UREAUREADIAGRAMA DE BLOQUESDIAGRAMA DE BLOQUES
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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.
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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:
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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.
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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.