amoníaco a partir del gas de síntesis
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Amoníaco a partir del Gas de Síntesis
MSc. Ing. Daniel Álvarez Gantier
Universidad Mayor de San AndrésFacultad de IngenieríaCarrera de Ingeniería Petrolera
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La Paz, septiembre 2010
Información General
El amoníaco es uno de los productos más importantes de la síntesis química.
Sus usos más importantes son en la industria de fertilizantes y explosivos.
En el pasado el amoniaco se destilaba del carbón como subproducto.
El descubrimiento del proceso Habber Bosch utilizando nitrógeno del aire significó un paso fundamental del Siglo XX.
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Propiedades
El amoníaco, trihidruro de nitrógeno, hidruro de nitrógeno (III), azano, espíritu de Hartshorn, nitro-sil, vaporole, gas de amonio o AM-FOL 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.
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Wikipedia la enciclopedia libre, Amoníaco, (2010)
Producción
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.
En la actualidad la producción mundial de amoníaco se acerca a las 160 MMTA.
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Demanda de Químicos Básicos
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Químico MMTon/a
Ácido Sulfúrico 167
Amoníaco 150
Urea 125
Etileno 110
Cloro 60
Soda Caústica 45
Metanol 38
2007
Usos del Amoníaco
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Mundo: Superficie arable
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Población Mundial
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Mundo: Capacidad Instalada
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Capacidad Instalada por región
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Precios de NH3 del Golfo
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Tecnologías del Amoníaco
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Datos de Energía
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010; M Mühler, Angew. Chem., (2001)
Termodinámica
Para producir amoníaco se necesitan altas presiones y bajas temperaturas.
A temperaturas por debajo de los 670ºK la velocidad de reacción es muy baja.
Temperatura mínima requerida para llegar al equilibrio debe ser muy rápida.
Condiciones típicas de operación: Entrada 675ºK Salida 720 - 750ºK Presión: 100-250 bar
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Termodinámica II
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Catalizadores
El catalizador de hierro consiste en Magnetita (Fe3O4), la misma que es enriquecida con óxidos de Al y K.
Los promotores se disuelven en la magnetita o forman ferritas metálicas.
Composición: 89-95% de ferrita; 2-4% de alúmina; 0,5 a 1% K2O; 2-4% CaO.
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Reacción Típica
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El amoníaco se obtiene a partir del gas de síntesis en presencia de Nitrógeno de acuerdo a la siguiente reacción:
El Nitrógeno se obtiene del aire, por lo que deberá constuirse una planta de separación adicional.
Tendencias del Mercado
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Las plantas antiguas, generalmente tienden a no se competitivas.
La tecnología antigua es menos eficiente, tiene costos de materia prima altos y capacidades pequeñas.
Si se adquieren inevitablemente se realizan revamping para que se puedan acomodar al mercado competitivo.
Muchos operadores recomiendan instalar plantas de escala (+4000 ton/d).
Tendencias consumo energético
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Secciones para obtener NH3
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Química producción Syngas
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Reformación Primaria
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Reacción Shift
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El hidrógeno del gas de síntesis normalmente contiene elevados niveles de CO.
Este gas se hace reaccionar con agua por lo que se denomina water gas reaction o shift reaction.
CO + H2O = CO2 + H2
En las condiciones de equilibrio la conversión de CO es incompleta por lo que se usan pñor los general varios reactores adiabáticos en serie.
Reformación Secundaria
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Tendencias del Mercado
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Las plantas antiguas, generalmente tienden a no se competitivas.
La tecnología antigua es menos eficiente, tiene costos de materia prima altos y capacidades pequeñas.
Si se adquieren inevitablemente se realizan revamping para que se puedan acomodar al mercado competitivo.
Muchos operadores recomiendan instalar plantas de escala (+4000 ton/d).
Conversión Shift
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Química de la purificación Syngas
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Ingeniería de la purificación Syngas
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Purificación del Syngas
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