metanol final[1]

Conocido también como alcohol metílico. Primer miembro de la familia de los alcoholes.

Estado físicoEstado físico

Líquido volátil

Color ligeramente azulado a incoloro

Olor característico

Pto de ebulliciónPto de ebullición 64.7 °C

Pto de inflamaciónPto de inflamación 12 °C (fácilmente inflamable)

Densidad relativaDensidad relativa 0.792

SolubilidadSolubilidadMiscible en agua y en la mayoría de

los disolventes orgánicos (éter y otros alcoholes).

Propiedades Físicas

ToxicidadToxicidad Altamente tóxico y nocivo para el ser humano.

ExplosividadExplosividad

Puede formar mezclas explosivas con el aire.

Límites de explosividad:

6.7-36% en volúmen en el aire

AlmacenamientoAlmacenamiento

Su almacenamiento se da a pruebas de incendios, separado de oxidantes

fuertes y mantener en un lugar fresco.

Propiedades Físicas

Principales Usos del Metanol

METANOLMETANOL

Formaldehido

Dimetil Eter

MTBE

Metilaminas

Ácido Acético

Aditivos para la gasolina

AnticongelanteSolvente

Biocombustibles

Usos médicos

Materia Prima

METANOLMETANOL Aceites

Aceites Vegetales

Cafe

Quita Manchas

Tabaco

Cal

Suciedad


Tinta


Demanda Mundial de Metanol en 1992

A partir de Gas de Síntesis. Altas presiones. (250-350atm) Temperaturas entre 350-400ºC Catalizador compuesto de óxido de

zinc y óxido de cromo.

Producción a Nivel Mundial

La planta de metanol está basada en la tecnología MegaMetanol. Permite una producción de 5,000 ton/día de metanol, comparada con las plantas convencionales que producen entre 2,000-2,800 ton/día.

Primera Planta en funcionamiento.

(Alemania, 1923)

Se encuentra en Trinidad y Tobago. Financiada principalmente por Atlas Methanol Company en consorcio con otras compañías, como Methanex (61%) y BP (36.9%).

Primera planta flotante a escala completa para la producción de metanol

SAUDI INTERNATIONAL PETROCHEMICAL COMPANY

Producción a Nivel Mundial

Ubicada en México

Ubicada en España

Ubicada en Australia

Arabia Saudita

Proceso MGCCapacidad 750 MTMA

Proceso ICI/MGC Capacidad 690 MTMA

METOR METOR

SUPERMETANOLSUPERMETANOL

Plantas en Venezuela.

Complejo Petrolero, Complejo Petrolero, Petroquímico e Industrial Petroquímico e Industrial José Antonio AnzoáteguiJosé Antonio Anzoátegui

SulfuroGas oil o carbón Oxidación Parcial

Destilación

O2

Absorción de H2S

Shift conversion

Absorción de CO2CO2

Aire N2

Síntesis CH3OH

Vapor

DestilaciónVapor

CH3OH

Claus

Cuando el catalizador es sensible al azufre

Proceso de Producción: a partir de la Oxidación Parcial

Destilación del aire

Oxidación parcial de los hidrocarburos con O2

Remoción de H2S y conversión a S

Conversión catalítica de CO con vapor

Remoción de CO2

Síntesis de metanol y destilación de la

corriente

El vapor producido se recircula para la oxidación

parcial y el convertidor.

Cuando el catalizador no es sensible al azufre

Proceso de Producción a partir de la oxidación parcial

Destilación del aire

Oxidación parcial de los hidrocarburos con O2

Conversión catalítica de CO con vapor

Remoción de CO2

Síntesis de metanol y destilación de la

corriente

El vapor producido se recircula para la oxidación

parcial y el convertidor.

CH3OH

Gas oil o carbónOxidación Parcial

Destilación

O2

Shift conversion

Absorción de CO2

Aire N2

Síntesis de CH3OH

Vapor

CO2+H2S

Destilación

Cuando el catalizador es sensible al azufre

Proceso de Producción a partir de la reformación del gas natural con vapor

Gas/Nafta Desulfurización

Reformación del VaporVapor

Síntesis de MetanolVapor

CH3OH

Pretratamiento de Alimentación

Eliminación de compuestos sulfurados

Reformación del Gas

Síntesis de Metanol

Destilación de la corriente

Aspectos Termodinámicos


Reacciones principales: CO + 2H2 CH3OH

∆H 298ºC = - 90.80 KJ/mol

CO2 + 3H2 CH3OH + H2O

∆H 298ºC = - 49.50 KJ/mol

Presiones

TemperaturasReacciones exotérmicas

Relación H2 / CO

2CO + 4H2 CH3OCH3 + H2O (formación de dimetiléter)

CO + H2 HCHO (formación de formaldehído)

2CO + 4H2 C2H5OH + H2O (formación de alcohol etílico)

2CH3OH + CO CH3COOCH3 + H2O


Reacciones Involucradas

CO + 3H2 CH4 + H2O (metanación)

CO + H2O CO2 + H2

2CO CO2 + C(S)

Reacciones Laterales

200 300 400

0 25 50

30

10

5

Presión

105 Pa absoluto

% v

ol d

e C

H3O

H f

orm

ado

Temperatura (°F)


Influencia de la temperatura y presión

La cinética de la reacción es de orden 1 respecto al CH4:

Con la finalidad de alcanzar la conversión simultanea de CO y CO2 a metanol, también puede introducirse el concepto de eficiencia de carbono, definida como sigue:

Aspectos Cinéticos

Influencia de la temperatura y presión sobre la

conversión de carbono.

pseudo-temperatura = temperatura de reacción – cercana al equilibrio

Influencia del tipo de fuente, tratada por reformación de vapor

en la conversión de carbono.

Aspectos Cinéticos

Aspectos Cinéticos

Producción:Favorecida por:

Presión Temperatura

CO/CO2 en el gas de síntesis

En el contenido de hidrogeno de la alimentación reformada

Bajar la temperatura resulta en tasas de reacción más lentas, y consecuentemente en un pobre acercamiento al equilibrio termodinámico. Deben utilizarse catalizadores para vencer estas desventajas.

Mecanismo propuesto por Natta, Pasquon y otros

catalizador

H2

H H

CO

CO

catalizador

CH2O

Adsorción de los reactivos

Reacción

Transporte de reactivos hacia la

superficie del catalizador

catalizador

H H

Adsorción de los reactivos

CH2O

H2

Transporte de reactivos hacia la

superficie del catalizador

catalizador

CH3OH

CH3OH

Reacción

Desorción del producto

Mecanismo de Reacción

Aspectos Cinéticos

Aspectos Cinéticos

Reacción del dióxido de carbono residual con hidrógeno: (1)

Metanación: (2)

Formación de Metiléter: (3)

Las reacciones mas importantes son

Limitadas al reducir el CO2 contenido en el gas de síntesis, y, sobre todo,

al limitar la temperatura de reacción a 400ºC (1) Y (2)

Tipos de catalizadores

Dos principales tipos de catalizadores disponibles industrialmente:

ZINC/CROMOZINC/CROMO Mezcla homogénea de Cr2O3 y ZnO

Fueron reemplazados por catalizadores a base de Cu.Requería operación entre 300 y 400 °C y

presiones absolutas de 30 a 35 x106 Pa.

Implica mayores costos en términos de energía y economía

No son muy sensibles a los venenos tales como H2S, PH3, As, etc

La actividad catalítica depende del método de preparación.

Catalizador de mayor interés es el ZnO activado con Cr2O3.

Presenta mayor actividad cuando contiene entre 25 a 30% de Cr2O3.

Composición comercial

usada: 11% Cr2O3

Catalizadores de Oxido de Zinc

Se dice que el proceso de obtención de metanol a altas y bajas presiones sigue los mismos pasos generales (reformación con vapor, compresión, síntesis de un convertidor catalítico y destilación para purificar), la diferencia entre los procesos va a estar en el paso de síntesis, la cual depende del catalizador utilizado

Catalizadores de Oxido de Cobre

ZINC/COBREZINC/COBRE Se reducen con mayor facilidad a cobre metálico.

Son muy activos a bajas temperaturas (T< 570°F).

Operan entre 240 y 270°C en solo 5 a 10 x106 Pa.

Se desactivan fácilmente por sobrecalentamiento.

Alta sensibilidad al envenenamiento.especialmente sulfuros y compuestos halogenados.

Cr2O3Cr2O3 CuOCuOAlta Presión Baja Presión

Tipos de catalizadores:

Catalizadores Comerciales.

Mezcla promovida ZnO-CrO.

Altamente activo.

Usado en procesos a alta T y P.T = 330 – 400 °C.

P = 3000 – 6000 psi.

Beneficios.

Disponible en Tabletas cilíndricas y en anillos.

SMKR. El volumen del reactor puede ser altamente usado.

CuO / ZnO / Al2O3.

Altamente activo y estable.

Usado en procesos a baja T y PT = 210 – 310 °C

P = 355 – 2150 psi

Beneficios.

Disponible en Tabletas cilíndricas.

Formación mínima de subproductos.MK-101.

Características del Gas de Alimentación.

El CO no se coloca en exceso ya que favorece la reacción de formación de coque que se deposita sobre los catalizadores

Se usa H2 en exceso y se toman medidas para proteger contra la fragilidad por H2.

La relación de H2 y CO de 6/1 produce altas conversiones de equilibrio de CO en la producción de metanol.

Contaminantes: Azufre 0.05-0.1ppm

Proceso de Obtención de Metanol.

OBTENCION DEL METANOLOBTENCION DEL METANOL

Reformación con Vapor Destilación para purificar

Síntesis en convertidor catalíticoCompresión

BAJAS PRESIONESALTAS PRESIONES

Catalizador: Oxido de Zinc y Cromo Catalizador: Tecnología Cobre Activo

Proceso a Alta Presión.

CH4 + H2O CO + 3H2

CH4 + 2H2O CO + 4H2

Temperaturas entre 650-750°F

Se emplea un catalizador de Zn-Cr

Presiones de 4000-5500 psi

Relación de H2/CO en la alimentación de 2.25.

La reformación de vapor del gas natural da una relación entre 3 y 4, por tanto para obtener la relación correcta, debe ser desechado hidrógeno y añadido CO2.

Las velocidades de reacción oscilan entre 15,000 a 30,000 hr-1.

La recuperación de CO2 de la reformación de los gases fluidos aporta un incremento en los

costos de producción.

Cuando se trata de nafta la reformación con vapor da la relación H2/CO necesaria.

La reacción del H2 y el CO que

produce metanol es exotérmica:CO + 2H2

CH3OH -44,000 Btu

SÍNTESIS DE METANOL PURIFICACIÓN DE METANOL

DME518ºF4750psia

93%H2SO4

6%KMnO4

25% NaOH

H2O

Agua de Proceso

Mezcla de Alcoholes

Reactor de Metanol

Etapas de CompresiónMetanol +99.85%

Proceso a Alta Presión.

Permitiendo un aprovechamiento

mayor dellecho catalítico

VENTAJAS

Considerable reducciónen los equipos de

compresión

Facilidades para elmanejo del gas

Se logra un incrementoen la selectividad del 1al 3% en la producción

de metanol

Permite la construcción de reactores de paredesmas finas

Permite la construcción de equipos

mas grandes

Permitiendo un manejo de volúmenes mayores de gas

Proceso a Baja Presión.

DESVENTAJAS

Mayor costo en los catalizadores

Los procesos aguas abajo (Ej: purificación) tienen un

costo mayor

PURIFICACION DE METANOL

SINTESIS DE METANOL

Agua

AlcoholesPesados

Metanol

Reactor Metanol

Proceso a Baja Presión.

Alta Presión Baja PresiónCatalizador del proceso a base de ZnO-ZnOCr2O3

Catalizador utilizado en este proceso es en base a óxidos de Cu-Zn-Al, y estos exige un gas de síntesis mas puro, ya que debe estar exento de S y Cl.

Condiciones de entrada al reactor:5000psig-162ºF

Condiciones de entrada al reactor:800psig-160ºF

Las impurezas de S son removidas en el proceso.

Las impurezas de S son removidas previamente en el proceso.

Conversión con base al CO por lechos es de 53%

Conversión con base al CO por lechos es de 27%

Comparación entre Procesos

Comparación entre Procesos

Alta Presión Baja PresiónConcentración de metanol en los gases efluentes del reactor 7.4%

Concentración de metanol en los gases efluentes del reactor 6.7%

Altos requerimientos energéticosEmplea 4 compresores.

Bajo requerimientos energéticosEmplea 2 compresores.

No se pueden utilizar reactores de acero al carbón porque se forman debido a las altas presiones Fe(CO)5 que es un catalizador de la reacción de metanación

Actualmente se obtiene mediante este proceso mas de un tercio de la producción mundial de metanol.

El metanol obtenido es de muy alta pureza con solo rastros de productos secundarios.

Poseen menores costos de Inversión y fabricación.

Tipos de Reactores Utilizados.

Reactor de Nihon Gas Reactor de Nihon Gas

Kagaku Kogyo Co.Kagaku Kogyo Co.

Convertidor De Enfriamiento Convertidor De Enfriamiento

Rápido. (Quench)Rápido. (Quench)


Reactor Reactor

de ICIde ICI

Convertidor De Enfriamiento Convertidor De Enfriamiento

Rápido. (Quench)Rápido. (Quench)

El fluido del gas de síntesis se desplaza de arriba hacia abajo a través de cada lecho, entrando al mismo tiempo la alimentación por una tubería concéntrica ubicada en el tope y en el fondo del reactor, una porción del gas refrigerado alimentado puede ser agregado a la mezcla de gases de reacción que siguen sobre los tres primeros lechos catalíticos. Controlando la proporción y la temperatura del gas de síntesis adicionado.


Reactor de Chemical Reactor de Chemical Construction Corp.Construction Corp.

Convertidor Adiabático MúltipleConvertidor Adiabático Múltiple


Reactor Conceptual.Reactor Conceptual.

Convertidor Adiabático MúltipleConvertidor Adiabático Múltiple


Convertidor tipo Convertidor tipo

Tubo - CarcasaTubo - Carcasa


Convertidor tipo Isotérmico con Convertidor tipo Isotérmico con producción de vaporproducción de vapor

Reactor LurgiReactor Lurgi

El gas de síntesis se comprime a 70-100 atm. y se precalienta. Luego alimenta al reactor de síntesis de metanol junto con el gas de recirculación. Los tubos del reactor están llenos de catalizador y enfriados exteriormente por agua en ebullición. La temperatura de reacción se mantiene así entre 240-270 °C. Una buena cantidad de calor de reacción se transmite al agua en ebullición obteniéndose de 1 a 1.4 Kg vapor/ Kg CH3OH

Proceso Industrial de producción de metanol a baja presión.

Proceso MGCCapacidad 750 MTMA (2005)

Proceso ICI/MGC Capacidad 690 MTMA (2005)

METOR METOR

SUPERMETANOLSUPERMETANOL

850 MTMA

Pequiven ………………….....37.5%Mitsubishi Corp ……………23.75% Mitsubishi Gas Chemical….23.75% Inversiones Polar………………10% International Finance Corp……..5%

Pequiven y Ecofuel.

1,6 MMTMA

Aspectos Aspectos GeneralesGenerales


Diagrama General Diagrama General del Procesodel Proceso

Metano (Gas Natural) Desulfuración Reformado conVapor

Absorción de CO2

CO/CO2 Absorción

Metanación

Hidrogeno

Conversión de CO2

SeparaciónPurificación de CO

CO

H2/CO

3/1

Reformación secundaria

Conversión de CO2

Absorción de CO2

Metanación

Síntesis

Amoniaco

Urea

CO2

Síntesis

Metanol

Ácido acético

Formaldehído

Propileno

Separación de H2

H2 /CO 1/1

2-etil hexano

Isobutanol


Recepción y distribución del gas naturalRecepción y distribución del gas natural


Hidrodesulfuración.Hidrodesulfuración.

Preparar el gas natural de alimentación para la reformación, mediante los procesos de hidrogenación y desulfuración y en reactores especialmente acondicionados para ello. Esta es la fase inicial del proceso.

DesulfuraciónHidrogenación

Hidrogenador

Catalizador de Co

(7 años)

Proceso endotérmico

Desulfuradores

Catalizador de óxido de zinc (3 años)

Debe preservarse del exceso del agua ya

que esta lo oxida. Salida < 2ppm de H2S

T-1T-1 T-1T-1 T-1T-1


Hidrodesulfuración.Hidrodesulfuración.


ReformaciónReformaciónSe define como la descomposición química del gas natural, llevada a cabo mediante la aplicación de calor. En general, en el proceso de reformación se descomponen los saturados que forman el gas natural para obtener la proporción H2/CO necesaria para la síntesis. Esto se logra: 1. Mediante la aplicación de calor

2. Mediante la reacción primero con vapor saturado y luego con aire precalentado.

Reactor: es un horno rectangular compuesto de 4 celdas con 50 tubos verticales cada una, dispuestos en dos hileras iguales a cada lado de la celda. Relación vapor/gas 4:1

Intercambia calor por convección y radiación con el gas de proceso que fluye por dentro de los tubos.

Catalizador: NiO (15%), MgAl2O4 (85%).

Reacciones Laterales:

(Boudouard)

(Cracking del Metano)


Recuperación de CalorRecuperación de Calor

En la sección de entrada al reactor, por contacto entre la corriente que sale caliente se precalienta la alimentación aprovechando de esta manera una parte del calor producto de la reacción

Además la integración de los equipos de intercambio de calor están dispuestos de tal manera que en el tren de enfriamiento aguas abajo del reactor, el producto caliente se enfrie y se produzca vapor de baja y alta presión, el cual será utilizado en otras partes del proceso.


Síntesis del MetanolSíntesis del MetanolEl gas de síntesis es usualmente una mezcla de CO, CO2 y H2 con la conversión a metanol, tomando lugar en las reacciones siguientes:

CO + 2H2 → CH3OH

CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O

Una vez que se obtiene la proporción correcta de gas de síntesis, procede la conversión tradicional para metanol a una presión alta de 50 atmósferas, en presencia de un catalizador de óxido cobre a 500º F.

80 - 9220 - 40 CO2

90 - 9745 - 60 CO

GlobalPor paso

Conversión (%)

Relación Ópt.

C-H de 1:2

Añadiendo un

Excedente de CO2

Proceso Lurgi

Columna estabilizadora: en esta torre el metanol es separado de los compuestos mas livianos que el (gas, éter, cetonas), los cuales salen por el tope, el producto de fondo de esta columna es enviado a la torres de purificación o refinación.

Columna de refinación: en esta torre el metanol es retirado por debajo de la sección de pasteurización, los alcoholes mas pesados se retiran como una corriente lateral y el agua por el fondo.

Columna recuperación: en esta se extrae la mayor cantidad de metanol posible a los corrientes desecho de las otras columnas para ser luego recirculado .


DestilaciónDestilación


Metanol grado químico AAMetanol grado químico AA


Diagrama detallado del procesoDiagrama detallado del proceso

Gracias..!!!

metanol final[1]

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