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    INDI E GENER L

    DEDICATORIA

    AGRADECIMIENTO

    RESUMEN

    INDICE GENERAL

    INDICE DE TABLAS

    INDICE DE FIGURAS

    INTRODUCCION

    OBJETIVO DE

    L

    INVESTIGACIN

    CAPITULO

    FUNDAMENTOS TERICOS

    1

    Resea Histrica

    2 Tecnologa para

    la

    Produccin de Amonaco

    3 Bases Tericas

    3 1 Definicin Aplicacin del Amonaco

    3 2 Qumica del Amonaco

    4 Descripcin del Proceso de produccin de Amonaco

    4 1 Hidrodesulfuracin

    4 2 Reformacin

    4 2 1 Reformacin Primaria

    4 2 2 Reformacin Secundaria

    4 3 Conversin

    4 4 Lavado

    Metanacin

    4 5 Compresin

    Sntesis

    4 6 Recuperacin

    4 7 Refrigeracin

    5

    Consideraciones de Diseo del Sistema de Sntesis

    5 1 Variables de Diseo Operacin

    6 Simulacin de Procesos

    v

    VI

    V l

    X

    Xl

    1

    2

    3

    4

    6

    7

    7

    8

    1

    11

    14

    14

    16 -

    17

    2

    25

    28

    3

    32

    33

    42

    vii

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    La

    tecnologa utilizada para

    la

    produccin de amonaco en la planta de

    fertilizantes

    del

    complejo petroqumico El Tablazo es la Girdler-Topsoe. La

    tecnologa Girdler

    no

    disea plantas de amonaco en

    su

    totalidad, tan solo abarca la

    seccin de reformacin de metano. En

    la

    actualidad, prcticamente se encuentra fuera

    del mercado de fabricantes de plantas de amonaco. La tecnologa Topsoe posee

    el

    diseo completo de plantas de amonaco y son adems uno de los lideres en

    la

    fabricacin de catalizadores para este tipo de plantas. Estas tecnologas presentan un

    requerimiento energtico de aproximadamente 40-45 MMBTUfTMNH

    3

    .

    3. BASES TERICAS

    3.1. Definicin

    y

    aplicacin del Amonaco.

    El Amonaco es un compuesto gaseoso de nitrgeno e hidrgeno cuya

    formula qumica es

    NH

    Es un gas incoloro, de olor sumamente penetrante que

    si

    se

    inhala en grandes cantidades puede causar

    la

    muerte.

    Su densidad es ms o menos de unas tres quintas partes de densidad del aire.

    Sometido a una fuerte compresin y enfriamiento, se convierte con facilidad en un

    lquido con aspecto de agua, sumamente voltil,

    y

    que

    su

    punto de ehlllJicin es tan

    slo de unos

    oC Si

    se disminuye la presin rpidamente, el amonaco lquido se

    evapora. absorbiendo una gran cantidad de calor, por lo que

    se

    lo emplea.mu o en la

    fabricacin de hielo y en refrigeracin en general.

    El amonaco es muy soluble en agua. con la que forma hidrxido de amonio.

    Esta solucin acuosa tie de azul

    el

    papel tornasol y

    al

    reaccionar con los cidos forma

    las sales de amonio. El amonaco casero que se usa para adelgazar

    el

    agua para limpiar

    y lavar es una solucin diluida a la que

    se

    recurre por ser peligroso

    el

    uso de

    la

    solucin concentrada.

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    La

    temperatura de operacin

    del

    proceso es determinada por las

    caractersticas del catalizador. Termodinmicamente una baja temperatura es

    ventajosa, pero por razones de cintica esto es para obtener una razonable velocidad

    de reaccin conviene usar una alta temperatura.

    MOLAR DE NH

    3

    A DIFERENTES PRESIONES

    Temperatura

    oC

    lATM

    3 ATM

    100ATM ATM

    200

    15.3 67.6 80.5 85.8

    500 0.129 3.62 10.4 17.6

    1000 0.0044 0.13 0.44 0.87

    Tabla

    Porcentaje de NH3 en el Equilibrio.

    El catalizador ms efectivo es aquel que da una velocidad razonable de

    conversin de amonaco a la

    baja temperatura. Estas consideraciones se aplican

    totalmente

    al

    lecho cataltico.

    Como la reaccin de sntesis procede de una elevacin de temperatura,

    la reaccin se hace

    rpida, pero

    el

    equilibrio tiende a desfavorecerse

    y

    la

    sintetizacin de amonaco incrementa la velocidad de la reaccin reversible. Para

    poder obtener un balance ptimo entre los puntos lmites exigidos por

    el

    equilibro

    termodinmico por la cintica de la reaccin catalizada es necesario mantener un

    cuidadoso control de la temperatura a travs

    del

    lecho cataltico.

    Los datos aportados en la tabla antes mencionada son para gases puros, pero

    en la prctica, algunas impureZas como

    el

    metano argn estn presentes, los cuales

    reducen el contenido de amonaco en

    el

    equilibrio,

    sin

    embargo mantener una relacin

    de JN en un rango entre 2,6 a 3,3 no afecta considerablemente

    el

    equilibrio.

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    4 Reformacin secundaria

    En

    esta etapa del proceso, se obtiene el nitrgeno gaseoso

    necesario

    para

    formar el gas de sntesis.

    En

    el tope del reformador secundario, el

    gas

    de proceso se mezcla con aire precalentado en cantidades que se determinan de

    acuerdo a los requerimientos

    de

    nitrgeno. Las reacciones ocurridas son:

    H

    2

    g 02 g N

    2

    g

    H

    2

    0 g) N

    2

    g calor

    CH

    4

    g

    O2

    g

    N2

    g

    H

    2

    g

    N2

    g

    CO

    2

    g

    calor

    CH

    4

    g

    2

    g N

    2

    g 2 H

    2

    O g N

    2

    g CO

    2

    g calor

    Como en el lecho

    de

    este reformador hay catalizador

    de

    nquel, tambin se

    producen las siguientes reacciones:

    CH

    4

    ,g

    H

    2

    0 g CO g H

    2

    g

    ca

    g

    H20

    g

    CO

    2

    g

    H2

    g

    calor

    Endotrmica)

    E x o t m i 4 ~ a

    )

    A la salida del reformador secundario, el gas est aproximadamente a una temperatura

    de 960 oC

    y contiene tan slo

    0,3 de

    metano concentracin

    molar en base

    seca).

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    RNH

    z

    COz RNHCOO H

    3RNH

    z

    O

    z

    HzO

    H

    3

    -

    2RNH

    3

    RNHCOO

    MEA

    T

    Sistema

    1

    1

    Reactivacin

    MEA

    Gas de Proceso

    0 7

    Metanador

    FIGURA 1.4. Sistema de Lavado y Metanacin.

    Es de hacer notar que la absorcin de COz en MEA se favorece a bajas

    temperaturas por

    lo

    que es necesario que la solucin de MEA que entra a la

    absorbedora sea previamente enfriada. El gas purificado de dixido de carbono

    COz

    sale por el tope de la torre hacia el separador D-6 donde se elimina cualquier resto de

    solucin de MEA que haya sido arrastrada por l. Luego se enva el gas de proceso

    hacia el Metanador D-7 donde entra con la siguiente composicin de disefio:

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