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PROCESOS DE PRODUCCION DE AMONIACO

DOCENTE

ALUMNA

TABLA DE CONTENIDO

1INTRODUCCION32HISTORIA33materia prima44Obtencion del propileno44.1CRAQUEO TERMICO EN FASE VAPOR54.2CRAQUEO CATALITICO DEL FLUIDO54.3DESHIDROGENACION DE PROPANO DEL GLP65Polimerizacion65.1POLIMERIZACION ZIEGLER-NATTA66Produccion industrial76.1PROCESOS EN SUSPENSION76.1.1PROCESO TIPICO: MONTECATINI86.2PROCESOS EN MASA96.2.1PROCESO TIPICO: MONTELL SPHERIPOL96.3PROCESOS EN FASE GAS116.3.1Proceso tipico: BASF Novolen126.3.2Proceso tipico: Union Carbide/Shell Unipol137Copolimerizacion157.1TIPOS DE COPOLIMEROS158Terminacion del producto168.1EXTRUSION168.2PELETIZADO168.3INCORPORATION DE ADITIVOS17

Fig. 1: Esquema de Obtencin de Amoniaco por la Tecnologa HALDOR TOPSOE A / S5

Tabla 1: desahucios de IPE BoliviaTabla 2: Lista de Personal en Gerencia PQM1 INTRODUCCIONEs un polimero termoplastico, parcialmente cristalino, que se obtiene de la polimerizacion del propileno (o propeno).El nombre quimico segun IUPAC es poli(1-metiletileno) y su formula quimica es - (C3H6).Es miembro de la familia de las poliolefinas y es uno de los termoplasticos mas importantesSu demanda anual en el 2009 fue de 51.3 MM t (2 en el ranking mundial, detras del PE)2 materia primaExisten 3 tipos de propilenos de acuerdo a su grado de pureza:Grado refineria (50-70%p de propileno)Grado quimico (92-94 %p de propileno)Grado polimero (>99 %p de propileno)

Fig.3a Espesificaciones para el Propileno (Grado polmero)3 Obtencion del AMONIACOSe obtiene principalmente como subproducto de distintos procesos: Craqueo termico en fase vapor (Steam cracking) Craqueo catalitico fluido (FCC)Por lo que su production depende de la demanda de etileno y dela de los productos de refineria.Esto ha llevado a la creacion de un proceso de obtencion exclusivo: Deshidrogenacion de propano del GLP3.1 TECNOLOGA HALDOR TOPSOE A / S

Fig. 1: Esquema de Obtencin de Amoniaco por la Tecnologa HALDOR TOPSOE A / S1 2 3 3.1 Aplicacin Para producir amoniaco a partir de una variedad de material de alimentacin hidrocarbonado que van desde el gas natural a la nafta pesada utilizando la tecnologa de amonaco de baja energa Topsoe.DescripcinGas Natural u otra materia prima de hidrocarburo se comprime (si se requiere), se desulfura, se mezcla con vapor y luego se convierten en gas de sntesis. La seccin de reformacin comprende un pre-reformador (opcional, pero da beneficios particulares cuando el material de alimentacin son hidrocarburos pesados o nafta), un reformador tubular y un reformador secundario, donde se aade aire de proceso. La cantidad de aire se ajusta para obtener una relacin de H2/N2 de 3.0 como se requiere por la reaccin de sntesis de amoniaco. El reformador tubular de vapor es propiedad de Topsoe. Despus de la seccin de reformado el gas de sntesis se somete a alta y baja temperatura de conversin shift, la eliminacin de dixido de carbono y metanizacin.El gas de sntesis se comprime a la presin de sntesis, que tpicamente vara desde 137 bar hasta 216 bar y se convierte en amoniaco en un circuito de sntesis utilizando convertidores radiales de flujo de sntesis, ya sea el de tres lechos S-300 o S-350, el concepto de uso de un convertidor S-300 seguido por una caldera de vapor o sobrecalentador, y de un lecho convertidor S-50. El producto amonaco se condensa y se separa por refrigeracin. Este proceso de diseo es flexible, y cada planta de amoniaco ser optimizado para las condiciones locales mediante el ajuste de diversos parmetros del proceso. Topsoe suministra todos los catalizadores utilizados en las etapas de proceso cataltico para la produccin de amonaco. Las caractersticas tales como la inclusin de un prereformador, la instalacin de un quemador en forma de anillo con boquillas para el reformador secundario y la actualizacin a un convertidor de amoniaco S-300, todas las caractersticas sern facilitar el mantenimiento y mejorar la eficiencia de la planta.Plantas comercialesMs de 60 plantas utilizan el concepto de proceso Topsoe. Desde 1990, el 50% de la nueva capacidad de produccin de amonaco se ha basado en la tecnologa de Topsoe. Las ltimas plantas construidas tienen capacidades de 650 TMPD hasta ms de 2000 TMPD y ya se encuentra disponible el diseo de nuevas plantas con una capacidad an mayor.

3.2 CRAQUEO CATALITICO DEL FLUIDO

Fig. 4b Esquema de Obtencin de Propileno Craqueo Cataltico del Fluido

3.3 DESHIDROGENACION DE PROPANO DEL GLP

Fig. 4c Esquema de Obtencin de Propileno Des hidrogenacin del Propano4 PolimerizacionEl polipropileno es un polimero de adicion ya que se produce por un mecanismo en el cual el monomero se agrega en el extremo decrecimiento de la cadena. Este mecanismo tambien suele llamarse polimerizacion por crecimiento de cadena y es tipico de las olefinas.El polipropileno se obtiene por polimerizacion Ziegler-Natta y por polimerizacion catalizada por metalocenos.

Fig. 5a Reaccin de Polimerizacin

4.1 POLIMERIZACION ZIEGLER-NATTAUn catalizador Ziegler-Natta es un complejo metalico con propiedades cataliticas que permiten la polimerizacion estereoespecifica de alquenos.

Se componen de: Un cloruro de metal de transition, frecuentemente titanio pero tambien cobalto, niquel o neodimio. Un compuesto organometalico, habitualmente un alquil-aluminio que actua como cocatalizador.5 Produccion industrialLos procesos comerciales de obtencion del polipropileno son variables, pero pueden clasificarse en tres grandes tipos: Procesos en suspension o "slurry" Procesos en masa o "bulk" Procesos en fase gasLa tecnologia de produccion de PP ha ido de la mano con el avance en el desarrollo de catalizadores.5.1 PROCESOS EN SUSPENSION Fueron disenados para los catalizadores de primera y segunda generacion y se utilizaron principalmente en las decadas del '60 y '70. Se requeria el empleo de un solvente como butano, heptano, hexano o incluso parafinas mas pesadas. El solvente cumplia el papel de medio de dispersion del polimero producido (de alli el nombre en suspension o slurry) en los reactores y disolvia el alto nivel de polimero atactico en su separation aguas abajo.

Fig. 6a Diagrama de Bloque Procesos en Suspensin

PROCESO TIPICO: MONTECATINIfue el primerproceso industrial, y sigue siendo el ms representativo. Se distinguen las siguientes etapas:preparacin del catalizador; polimerizacin; recuperacin de monmero y solvente; remocinde residuos de catalizador; remocin de PP atctico y de bajo peso molecular; secado delproducto; adicin de modificadores y extrusin del polmero.El sistema cataltico consiste en TiCl3con monoclorodietilaluminio, Al(C2H5)2Cl, ensolucin en heptano. El TiCl3se prepara primero por reduccin de tetracloruro de titanio contrietilaluminio, en un reactor agitado de acero inoxidable, y luego se introduce al reactor depolimerizacin.El propileno se polimeriza en estado lquido a temperatura entre 60 y 80C, y presinentre 0,5x106 y 1,2x106 Pa absolutos (entre 5 y 12 atm). El proceso de polimerizacin escontinuo, se realiza en heptano y se utiliza hidrgeno para reducir el peso molecular

Fig. 6b Procesos en Suspensin Montecatini

PROCESO MONTECATINI PARA PLIMERIZACION SLURRY DE PROPILENOSistema catalitico: TiCl3+ Al(C2H5)2ClSolvente: heptanoAgente de transferencia de cadena: H2Condiciones de polimerizacion:T=60-80CP=5-12 atm5.2 PROCESOS EN MASAEvolucionaron de los de slurry con el advenimiento de los catalizadores de 3 y 4 generation.La caracteristica de estos procesos es la ausencia de solvente. Los procesos industriales se distinguen por la eleccion del reactor y el catalizador.

Fig. 6c Diagrama de Bloque Procesos en MasaPROCESO TIPICO: MONTELL SPHERIPOLPara describir con ms detenimiento los procesos, hablaremos de uno de los ms empleados en la actualidad: el proceso Spheripol. Diseado como hbrido con dos reactores en serie, el primero para trabajar en suspensin y el segundo en fase gas, es un proceso verstil, que permite preparar diferentes tipos de productos con propiedades ptimas. El primer reactor es de tipo bucle (o loop), en el cual se hace circular catalizador y polmero a gran velocidad para que permanezcan en suspensin en el diluyente. El diluyente es en realidad el mismo propileno lquido que, dadas las condiciones de operacin, facilita la evacuacin del calor generado por la reaccin al mismo tiempo que permite aumentar el rendimiento del sistema cataltico. En el segundo reactor de fase gas se incorpora ulteriormente el polmero producido en el reactor loop. En esta fase se preparan grados con caractersticas especiales aadiendo un comonmero adems del monmero. Tras separar el polmero fabricado de las corrientes de propileno, y de desactivar el catalizador, el polvo de polipropileno obtenido se enva a la lnea de acabado donde se aaden aditivos y se le da la forma de granza requerida para su distribucin comercial. Sistema catalitico:Catalizador superactivode 4a generacion (Ti/MgCl2, alquilaluminio, ED) Reactor de homopolimerizacion tipo bucle. Reactor de copolimerizacion en fase gas de lecho fludizado. Condiciones de polimerizacion:T=65-80CP=33 atm Agente de transferencia de cadena: H2 Plantas comerciales: Un total 160000 tn/ao en plantas operando con este sistema desde 2002 y 3 licencias por un total de capacidad de 1 millon de toneladas han sido concedidas en el 2004. Dueo de la tecnologia: Basell Polyolefins.

Fig. 6d Diagrama Procesos Montell Spheripol

5.3 PROCESOS EN FASE GASAparecieron casi simultaneamente con los en masa. Esta tecnologia fue revolucionaria porque evitaba completamente la necesidad de un solvente o un medio liquido para dispersar los reactivos y productos del reactor.Al igual que en el proceso en masa, la polimerizacion se efectua sin solvente. El propileno gaseoso se pone en contacto con el catalizador solido intimamente disperso en polvo del polimero seco. En la industria se utilizan dos metodos diferentes para llevar a cabo esta reaccion dependiendo del metodo elegido de remocion de calor. Fig. 6e Diagrama de Bloque Procesos en Fase Gas

Proceso tipico: BASF NovolenLa figura siguiente muestra el proceso continuo BASF para producir homopolmeros,copolmeros de impacto y al azar de propileno-etileno utilizando catalizadores altamenteestereoespecficos y de elevada actividad. Los reactores de 25, 50 o 75 m de capacidad estnequipados con agitadores helicoidales que proporcionan una excelente agitacin.La homopolimerizacin necesita nicamente un reactor primario donde se alimentanlos componentes. stos debe estar muy bien dispersos en el lecho particulado para evitar la acumulacin. Las condiciones de reaccin son 70-80C y 30-40 bar para asegurar que elmonmero se encuentre en fase gaseosa dentro del reactor. Para controlar la masa molecularde polmero se emplean pequeas concentraciones de hidrgeno.La temperatura se controla extrayendo propileno gaseoso de la cmara superior delreactor y condensndolo con agua de enfriamiento, y luego recirculando hacia la parte inferiordel reactor, donde su evaporacin provee el enfriamiento requerido, como as tambin laaireacin del lecho agitado. Cada tonelada de polmero producido requiere que se evaporenaproximadamente 6 tn de propileno lquido.La descarga continua de polvo y gas asociado del reactor primario va directamentehacia un cicln de baja presin (g). El gas propileno portador de este cicln se recircula hacia elreactor luego de compresin, licuefaccin, y algunas veces, destilacin. El polvo pasa luego aun recipiente de purga donde mediante un desactivador se apaga toda la actividad delcatalizador residual y el nitrgeno elimina trazas de propileno del polvo caliente. Desde all, elpolvo se transporta hacia silos para su estabilizacin y extrusin en grnulos. Sistema catalitico: catalizadores de 4 y 5 generacion. Reactores con agitador helicoidal tanto para homo como para copolimerizacion.Condiciones de polimerizacion:T=70-80CP=30-40bar (homo) -10-30 bar (co)Agente de transferencia de cadena: H2Control de temperatura mediante enfriamiento evaporativo. Plantas Comerciales: 25 lineas de reactores estan en operacin, Diseo de ingenieria y construccin a trves del mundo con un una capacidad de produccion total de 2 Mmton/Ao. Dueo de la tecnologia: Mitsui Chemicals

Fig. 6f Diagrama de Procesos BASF Novolen

Proceso tipico: Union Carbide/Shell UnipolLas plantas Unipol-Shell puestas en marcha en 1986, combinan las tecnologas deUnion Carbide y Shell. Lo ms visible en este proceso, es el alto rector de lecho fluidizado consu seccin superior expandida para reducir la velocidad del gas y el arrastre de polvo.La alimentacin continua de catalizador, comonmero, hidrgeno y propileno semezcla continuamente en lecho fluidizado de fase densa del polvo. El calor de reaccin seremueve con un gran enfriador mediante un bucle de recirculacin de gases.En este sistema se dice que el lecho fluidizado se comporta como un reactor de mezclaperfecta, sin la necesidad de separacin de partculas gruesas. No se requiere agitacinmecnica. Las condiciones de reaccin son