DESCRIPCION DEL PROCESODE OBTENCION DE UREA

El proceso de obtención de Urea se puede dividir en las siguientes etapas:

Compresión

Síntesis

Descomposición y Recuperación

Concentración

Evaporación y Perlado

COMPRESION :

Esta etapa consiste es llevar a los reactores (NH3 y CO2) a las condiciones de reacción, esto es, precalentado el NH3 en contracorriente con vapor y alimentándolo al reactor a una presión de 230 Kg/cm2 mediante el uso de bombas reciprocantes de alta presión y baja velocidad; y enfriando el CO2 en contracorriente con agua para eliminar la humedad que pueda arrastrar y comprimirlo en un compresor centrífugo de dos etapas con enfriamiento y separación de agua interetapas a 8.7 Kg/cm2, luego en los compresores reciprocantes de tres etapas con enfriamiento y separación de condensado líquido, es comprimido hasta 230 Kg/cm2.

SINTESIS :

El amoníaco y el CO2 se alimentan por separado al reactor, el cual opera a una temperatura de tope y fondo de 190°C y 176°C respectivamente y a una presión de 230 Kg/cm2. El reactor esta provisto de 10 bandejas perforadas, y es el único equipo de la planta donde se forma Urea.

La reacción de NH3 y CO2 ocurre en la parte baja del reactor produciendo Carbamato de Amonio como producto intermedio, esta es una reacción de equilibrio que se favorece por altas presiones.

Debido a las condiciones operacionales de 230 Kg/cm2 y 190°C el Carbamato de Amonio se deshidrata dando lugar a la formación de Urea.

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Dichas reacciones son las siguientes:

2NH3 + CO2 <===> NH2COONH4 (EXOTERMICA)

NH2COONH4 <===> NH2CONH2 + H2O (ENDOTERMICA)

La primera reacción es altamente exotérmica, es decir genera calor, y se lleva a cabo rápidamente y de forma completa, mientras que la segunda reacción es endotérmica, lenta y determina el volumen del reactor.

La conversión a Urea (Carbamato que se deshidrata) viene dada en base al CO2 total que entra al reactor, la cual es 67% para unas condiciones optimas de operación.

La relación estequiométrica para la formación de Carbamato de Amonia es de 2/1, sin embargo, para asegurarse de que todo el CO2 reacciones con NH3 dentro del reactor, se inyecta NH3 en exceso.

La relación molar NH3 / CO2 usada es 4/1.

DESCOMPOSICION Y RECUPERACION :

En esta etapa se aumenta la concentración de la solución proveniente del reactor desde un 33% en Urea hasta 74.5% p/p en Urea.

Esto se lleva a cabo en tres sistemas de Separación / Descomposición, donde el Carbamato no deshidratado se descompone en NH3 y CO2, para luego recuperarlo y alimentarlo nuevamente al reactor.

A la salida del reactor existe una válvula automática (PV-12) que permite la caída de presión desde 230 Kg/cm2 a 17 Kg/cm2.

Estos tres sistemas son:

Sistema de Alta Presión (17 kg/cm2):

El cual esta compuesto por un descomponedor de alta presión (E-3B) donde se descompone la mayor parte del Carbamato (85 – 88%), en NH3 y CO2, aumentándose la concentración hasta 59.7% p/p en Urea.

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Una torre absorbedora de alta presión (T-1), cuya función es absorber el CO2 proveniente del enfriador E-13 que no ha sido condensado en el mismo, con amoníaco, que es inyectado en el tope de la torre y en el mezclador, así como también, con agua amoniacal (66% NH3) la cual es utilizada también para lavar los platos de la torre e inyectada en el segundo plato; y un enfriador de alta presión (E-13) donde es absorbido parte del amoníaco y del CO2 en solución acuosa, formando carbamato que se envía al reactor.

A la salida del E-3B la presión de 17 Kg/cm2 es llevada a 3 Kg/cm2 mediante la válvula LV-8.

Sistema de Media Presión (3Kg/cm2):

Donde se aumenta la concentración de la solución que viene del sistema de alta presión hasta un 68.4% p/p en Urea. Este sistema esta compuesto por un descomponedor (E-4B), del cual, por el fondo fluye la solución de urea hacia el sistema de baja presión, mientras que por el tope salen los gases de descomposición hacia los enfriadores de media presión (E-12 A/B), donde los gases son absorbidos en solución acuosa. Al absorberse los gases en la solución, forman carbamato diluido, el cual es inyectado a la torre absorbedora de alta presión como medio absorbente del CO2 presente en ella.

A la salida del E-4B la presión de 3 Kg/cm3 es llevada 0,28 Kg/cm2 mediante la válvula LV-10.

Sistema de Baja Presión (0.28 Kg/cm2):

En éste sistema se eleva la concentración del flujo de proceso hasta 74.5% p/p en Urea. Está compuesto por un descomponedor (E-5) del cual, por el fondo sale solución de Urea hacia la sección de concentración, mientras que por el tope salen gases de descomposición hacia el condensador (E-11) de baja presión, donde se forma Carbamato de Amonio muy diluido, el cual se recircula hacia los enfriadores de media presión E-12 A/B.

CONCENTRACION :

El proceso de concentración se lleva a cabo en el concentrador de Urea (T-4) donde la solución de Urea proveniente del descomponedor de baja presión fluye por el tope descendiendo en forma de lluvia a contracorriente con un flujo de aire caliente, arrastrando el NH3 libre presente en la solución, concentrándose hasta un 75%.

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EVAPORACION :

En esta sección se concentra la solución de la sección de Síntesis desde 75% p/p hasta 99.7% p/p en Urea, para luego enviarla a la sección de Perlado.

La sección de Evaporación está formada por dos evaporadores y un sistema de separación vapor – líquido que opera a presiones de 250 mm de Hg ABS y 25 mm Hg ABS.

PERLADO :

La solución concentrada que sale del segundo separador, (Urea fundida), se envía a través de una bomba hasta el cesto de perlado, el cual gira a 230 RPM y del cual la Urea cae por gravedad hacia el fondo de la torre (T-2), en contracorriente con un flujo de aire proporcionado por los ventiladores (B-2 A/B).

En la parte intermedia de la torre se inyecta polvo de Urea con el fin de que éste se convierta en núcleos alrededor de los cuales se formara la perla de Urea.

En la parte inferior de la torre existe una malla que permite el paso del aire, proveniente de los ventiladores, desde el fondo de la torre hasta el tope de la misma, y a la vez evita el paso de urea perlada hacia los ventiladores. Este punto se conoce como lecho fluidizado. La malla tiene un (1) uno% de desnivel hacia una tolva que comunica con la cinta transportadora 42-x-14 A/B y de allí es enviada al almacén.