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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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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Población Mundial
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Mundo: Capacidad Instalada
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Capacidad Instalada por región
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Precios de NH3 del Golfo
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
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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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
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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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Reacción Típica
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
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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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Química producción Syngas
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Reformación Primaria
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
Reacción Shift
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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
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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Álvarez G.D.; Industrialización del gas, 2010
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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