AMONIACO CON LA TECNOLOGIAHALDOR TOPSOE DOCENTE: ING. Msc. GASTON RIOJA Cochabamba – Bolivia 2013 INTRODUCCION La empresa Haldor Topsoe es licenciante y propietario de la tecnología para la producción de amoniaco . Actualmente sus plantas poseen una capacidad estándar de 200.000TM/D de amoniaco . La cual puede variar ligeramente dependiendo de las necesidades , así como utiliza catalizadores de fierro – magnetita que son los mas comúnmente usados actualmente en el mercado . INTRODUCCION Haldor TOPSOE ha construido en total mas de 30 plantas de amoniaco teniendo así mas del 50% de la capacidad de producción total del mercado internacional . Así mismo ha mantenido la tendencia hacia la economía a escala , obteniendo así inversiones mas bajas por la tonelada de amoniaco producido , desarrollando plantas con capacidades que exuden los 4000TM/D AMONIACO El amoníaco, a temperatura ambiente, es un gas incoloro de olor muy penetrante y nauseabundo. Se produce naturalmente por descomposición de la materia orgánica y también se fabrica industrialmente. Es fácilmente soluble y se evapora rápidamente. Generalmente se vende en forma liquida. AMONIACO 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. El amoníaco es esencial para muchos procesos biológicos. La mayor parte (más del 80 %) del amoníaco producido en plantas químicas es usado para fabricar abonos y para su aplicación directa como abono. El resto es usado en textiles, plásticos, explosivos, en la producción de pulpa y papel, alimentos y bebidas, productos de limpieza domésticos, refrigerantes y otros productos. También se usa en sales aromáticas. AMONIACO . Capacidades intermedias.AMONIACO Almacenamiento Refrigerado: Presión atmosférica y aprox. Capacidades de hasta 1700 T Esferas Semirefrigeradas: Presión intermedia (4atm) y 0ºC. -33ºC. Capacidades 10000 a 30000T (hasta 50000) Esferas o Tanques a Presión: Temperatura ambiente y su presión de vapor. . OBTENCION DE AMONIACO . 3 1.7 .OBTENCION DE AMONIACO El 82% de la producción mundial de amoníaco emplea Gas Natural como materia prima.2 1.0 1.4 Coste de Producción 1.7 Coste de Inversión 1.4 2. El 88% de la producción mundial de amoníaco emplea procesos de Reformado con vapor Gas Natural Fuel Oil Pesado Carbón Consumo de Energía 1.0 1.0 1. Bosh a partir de la reacción catalítica del nitrógeno y el hidrógeno: N2 (g) + 3 H2 (g) = 2 NH3 (g) ΔHº = -46. .2 kJ/mol El proceso es exotérmico y usualmente opera a presiones de 100 – 1000 atm y temperatura de 400 – 600 ºC.OBTENCION DE AMONIACO El amoníaco se obtiene en el laboratorio mediante una reacción de desplazamiento del cloruro de amonio mediante hidróxido de calcio según la ecuación: 2 NH4Cl + Ca(OH)2 = 2 NH3 + CaCl2 + H2O Industrialmente se utiliza el método Haber . PROCESO DE FABRICACION DE AMONIACO . Cuando se evapora. calor necesario para congelar casi 4 g de agua.APLICACIONES El amoniaco líquido es un refrigerante muy eficiente que se emplea en máquinas frigoríficas y en la fabricación de Hielo. nitrato de amonio y otros. También se utiliza en la industria de los fertilizantes como materia prima esencial para la nitrogenados: Urea. 1 g de líquido absorbe 1330 J ( a -20ºC). producción de abonos . que puede utilizarse en sopletes oxhídricos para soldar metales raros y aceros especiales. Como elimina la dureza temporal del agua. Un tubo de amoniaco líquido proporciona así más hidrógeno que el que pudiera comprimirse en el mismo volumen. con el ahorro consiguiente de jabón. Recientemente se ha ideado un método para descomponer el amoniaco mediante un catalizador y producir una mezcla del 75% de hidrógeno y 25% de nitrógeno. se emplea para limpiar y lavar. Para transporte y almacenaje resulta. .APLICACIONES La disolución del amoniaco se emplea en usos domésticos. una fuente conveniente y compacta de hidrógeno. pues. en volumen. nitrato de amoníaco y urea. fosfato de Diamoníaco. Productos químicos: ácido nítrico (utilizado en la preparación de explosivos) Fibras y plásticos: Nylon y otras poliamidas Productos de limpieza: detergentes y suavizantes de ropa .USOS DE AMONIACO Fertilizantes: sulfato de amoníaco. USOS DE AMONIACO Dependiendo de la concentración del amoníaco. Es importante no mezclar amoníaco con hipoclorito de sodio (lejía) ya que reaccionaría generando un gas irritante y muy tóxico. Concentrado al 25 % o más el amoníaco es usado para fines industriales. éste puede usarse para fines distintos: El amoníaco concentrado al 15 % se usa para limpieza doméstica como desengrasante. . USOS DE AMONIACO . COSTOS DE PRODUCCIÓN DE NH3 A PARTIR DE DIVERSAS MATERIAS . PRODUCCIÓN Y CONSUMO DE AMONIACO . .ETAPAS DEL ELABORACION DE AMONIACO La tecnología de Haldor Topsoe se basa en un esquema de proceso que ofrece las siguientes etapas : Purificación de la alimentación Reformado primario y secundario Conversión de CO ( cambio de dos etapas ) Retiro del dióxido de carbono Metanacion Síntesis del amoniaco y refrigeración . ETAPAS DEL ELABORACION DE AMONIACO . ETAPAS DEL ELABORACION DE AMONIACO 1. Purificación de Alimentación En las plantas donde se utilizan procesos de reformado con vapor es importante remover el azufré en forma eficiente de la alimentación. Así mismo los cloruros son también venenos para varios catalizadores. a fin de prever el envenenamiento del catalizador de níquel del reformador primario. . GLP.ETAPAS DEL ELABORACION DE AMONIACO 2. Las reacciones de reformado en una planta de amoniaco son llevadas a cabo en dos o tres pasos . nafta o gases de refinería . LAS SIGUIENTES REACCIONES TOMAN LUGAR Las reacciones de reformado 1) y 2) son endotérmicas y la conversión de es exotérmica. la alimentación para los reformadores pueden ser gas natural. Reformado Reformado es un proceso establecido para elaboración de hidrogeno y gas de síntesis . .ETAPAS DEL ELABORACION DE AMONIACO Pre-reformado adiabático (opcional) El pre-reformado adiabático es relevante en casos donde la alimentación contenga cantidades significativas de hidrocarburos pesados. El prereformado adiabático convierte todos los hidrocarburos pesados en gas de alimentación sobre un catalizador especialmente preparado. El calor necesario para la reacción es suministrada por combustión interna del fuel gas en hornillas montadas en la pared y transferido por la radiación de las paredes. Diversos tipos de catalizador están disponibles dependiendo de las características de alimentación. El funcionamiento del reformador primario depende de la interacción compleja entre la transferencia de calor y la cinética de la reacción el diseño mecánico del reformador así como las características del catalizador de reformador son importantes para el proceso.ETAPAS DEL ELABORACION DE AMONIACO Reformado Primario En el reformador primario la reacción de reformado toma lugar sobre un catalizador de níquel en tubos verticales . . .ETAPAS DEL ELABORACION DE AMONIACO Reformador Secundario En el reformador secundario el calor necesario es suministrado por combustión interna la cantidad estequiometrica de aire de proceso precalentado es inyectado para producir la cantidad requerida de nitrógeno necesario para la síntesis de amoniaco. Esto se realiza en primer lugar convirtiendo el CO al CO. retirando el en la sección de la conversión del y finalmente convirtiendo las cantidades residuales en el metanizador.ETAPAS DEL ELABORACION DE AMONIACO 3. Conversión de CO y Metanizador El monóxido de carbono (CO) y el dióxido de carbono () son venenos para los catalizadores de síntesis de amoniaco y deben ser removidos antes de que el gas llegue ala sección de síntesis. El se utiliza como materia prima junto con el amoniaco para la producción de urea . ETAPAS DEL ELABORACION DE AMONIACO 3.aumentado el nivel del gas inerte en el proceso.consistiendo estos en una reacción de cambio a alta y de baja temperatura en ciertos casos .es ventajoso también incluir una reacción de cambio medio de la temperatura la reacción de conversión del CO (también señala como la reacción de cambio es como sigue ) El funcionamiento de la sección de conversión del CO afecta fuertemente al rendimiento energético total de la planta.1 Conversión de CO (Reacción de Cambios) La conversión de CO en una planta del amoniaco de haldor topsoe consiste normalmente en un proceso de dos etapas . pues el CO no convertido consumirá Y formara en el metanizador . . ETAPAS DEL ELABORACION DE AMONIACO 3. Metanizador. . Después del retiro del el gas de proceso contiene rastros de y de no convertidos en la sección de cambios . el retiro final del y del ocurre en el metanizador donde ocurren las reacciones siguientes : El contenido de es normalmente reducido a menos de 5ppmm.2. La tecnología es ofrecida por UOP. La tecnología es ofrecida por BASF. . Retiro de Las tecnologías para el retiro de el usado en la tecnología topsoe en una planta de amoniaco son: a) AMDEA: Este proceso está basado en el uso de metildietanolamina activado como absorbente . La tecnología es ofrecida por giammarco-vetrocoke. b) BENFIELD: Este proceso en el uso de carbonato de potasio caliente activado como absorbente . c) GIAMMARCO-VETROCOKE: Este proceso está basado en el uso de carbonato de potasio caliente activado como absorbente.ETAPAS DEL ELABORACION DE AMONIACO 4. Síntesis de Amoniaco La tecnología de la síntesis del amoniaco de topsoe esta basada en convertidores del flujo radial .ETAPAS DEL ELABORACION DE AMONIACO 5. . desde la introducción del convertidor del amoniaco s-200 en 1976 este tipo del convertidor ha sido utilizado en plantas de amoniaco que cualquier otro diseño competente .el convertidor del amoniaco de topsoe S-200 es un convertidor del flujo radial de dos –lechos con enfriamiento indirecto entre los lechos del catalizador . por sus siglas en inglés) y procedimientos de seguridad para el uso y la manipulación. El amoníaco tiene un olor característico e irritante al ser emitido. Si usted respira amoníaco en sus pulmones. por lo cual se requiere el uso adecuado de equipos de protección personal (PPE. por lo cual la nariz suele dar el primer aviso de exposición.SEGURIDAD DE AMONIACO Los trabajadores de todas las industrias deben saber que. resuellos. los ojos y los pulmones. El motivo por el cual el amoníaco se considera un producto químico peligroso es que es corrosivo para la piel. o sienta que le falta el aliento. . quizá experimente tos. a pesar de su uso común. el amoníaco presenta riesgos y peligros para la salud. SEGURIDAD DE AMONIACO Toxicidad Es tóxico por inhalación. inflamación pulmonar. La ingestión del amoníaco líquido provoca la destrucción de la mucosa gástrica. o producir la muerte cuando supera las 5000 ppm. Los vapores producen irritación de ojos. daño vías respiratorias. A concentraciones elevadas se produce irritación de garganta. daños severos al sistema digestivo y la muerte. . y ojos. A medida que aumenta la concentración puede llegar a producir edema pulmonar. Las salpicaduras de amoníaco líquido producen quemaduras y un daño irreparable en los ojos. SEGURIDAD DE AMONIACO . DESCRIPCION DEL PROCESO . mezclado con vapor y luego se convierten en gas de síntesis . .DESCRIPCION DEL PROCESO El gas natural u otro material de alimentación hidrocarbonado se comprime (si se requiere ) . desulfurado . pero da beneficios particulares cuando el material de alimentación de hidrocarburos es superior o nafta ) . un reformador tubular encendido y un reformador secundario .0 como se requiere por la reacción de síntesis de amoniaco . donde se añade aire de proceso .DESCRIPCION DEL PROCESO La sección de reforma comprende un prereformado ( opcional . La cantidad de aire se ajusta para obtener una relación de H2/N2 de 3. . para que se produzca el CO2. después pasa a una columna de intercambio de cambio seguido de un metanizador . esto se logra con 2 etapas y luego se procede a la eliminación de dióxido de carbono. que garantiza un uso óptimo de los materiales de tubo de alta aleación y flujo de calor máximo. el gas de síntesis se somete a alta y baja temperatura de conversión de CO. Después de la sección de reformado. . El control preciso de la temperatura y un flujo de calor uniforme asegura una larga vida útil de los tubos del reformador.DESCRIPCION DEL PROCESO El Diseño de reformado vapor tubular de Topsoe se basan en el concepto de horno de caldero lateral. El Topsoe S-50 convertidor. Para ello la tecnología de síntesis de amoniaco de Topsoe se basa en convertidores de flujo radial. Topsoe ofrece tres convertidores de flujo radial adaptada a las necesidades del cliente y las necesidades de la planta para el funcionamiento de la planta más eficiente.DESCRIPCION DEL PROCESO El gas de síntesis se comprime a la presión requerida . que típicamente varía desde 140 hasta 220 kg/cm2g y se convierte en amoniaco en un bucle de síntesis utilizando flujos radiales de convertidores de síntesis en amoniaco. Cuando se desea una conversión aún mayor el S-50 convertidor puede ser instalado en serie con el S-200 o S-300 convertidor . El S-300 es la solución recomendada por todas las plantas nuevas. alternativamente. El Topsoe S-300 convertidor El reciente desarrollo de S-300 convertidor con tres camas ofrece una mayor conversión de amoniaco o. . Desde la introducción de la S-200convertidor de amoniaco en 1976 convertidor de este tipo se ha utilizado en plantas de amoniaco más que cualquier otro diseño de convertidor de competir. un volumen de catalizador reducido en comparación con elS-200 convertidor.DESCRIPCION DEL PROCESO El Topsoe S-200 convertidor El Topsoe conversor S-200 es un convertidor de amoniaco flujo radial de dos camas con refrigeración indirecta entre los lechos de catalizador. y cada planta de amoniaco será optimizado para las condiciones locales mediante el ajuste de diversos parámetros del proceso. Topsoe suministra todos los catalizadores utilizados en las etapas de proceso catalítico para la producción de amoníaco . Este proceso de diseño es flexible .DESCRIPCION DEL PROCESO Producto de amoníaco se condensa y se separa por refrigeración . . . Estas características da la facilidad de mantenimiento y mejorar la eficiencia de la planta . son todas las características que se pueden aplicar a las plantas de amoníaco existentes .300 convertidor de amoniaco . rica como la inclusión de un prereformado .DESCRIPCION DEL PROCESO Características . la instalación de un quemador en forma de anillo con boquillas para el reformador secundario y la actualización a una S . 50 % de la nueva capacidad de producción de amoníaco se ha basado en la tecnología de Topsoe . Diseño de nuevas plantas con mayores capacidades disponibles. Desde 1990 . Las capacidades de las plantas construidas en la última década van desde 650 hasta 2050 MTPD tmpd ser planta de amoniaco más grande del mundo .ECONOMIA Más de 60 plantas utilizan el concepto de proceso Topsoe . . PROYECTOS DE UREA A PARTIR DE AMONIACO . OFERTA Y DEMANDA DE UREA A PARTIR DE AMONIACO EN EL MUNDO . el presidente Evo Morales también anunció que en esta semana inauguraría las obras de construcción de la petroquímica en Cochabamba. los anuncios iniciales indican el tercer trimestre de esa gestión.PLANTA DE AMONIACO UREA EN BOLIVIA El día 10 de octubre de 2013 se dará inicio a la construcción de la planta de amoniaco y urea en Bulo-Bulo. Carlos Villegas. En días pasados. confirmó el presidente de Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos (YPFB). es decir que de aquí en dos años. . El objetivo es que el país comience a producir 756 mil toneladas métricas del fertilizante antes de concluir el 2015. Esta primera petroquímica es financiada con un crédito del Banco Central de Bolivia (BCB) de 6. La planta de Bulo-Bulo.012 millones de bolivianos a YPFB. El contrato "llave en mano" con la surcoreana fue suscrito hace un año.62 millones.9 millones de dólares. El instituto emisor ya desembolsó 1. de acuerdo con los datos oficiales. y con la fiscalizadora argentina en julio del 2013. Monto que incluye desde el diseño hasta la puesta en marcha. consumirá 1.351 millones. en septiembre del 2012. Bajo la fiscalización de Bureau Veritas Argentina por 18. en el municipio de Entre Ríos en Cochabamba.4 millones de metros cúbicos por día (MCD) de gas natural para producir amoniaco y de éste la urea que será sobre todo exportada.PLANTA DE AMONIACO UREA EN BOLIVIA La construcción del complejo petroquímico estará a cargo de la surcoreana Samsung Engineering por un costo de 843. . Agencia .CONSTRUCCION DE LA PLANTA DE AMONIACO UREA EN BOLIVIA Diseño de la planta de urea que se construirá en la localidad de Bulo Bulo. . CONSTRUCCION DE LA PLANTA DE AMONIACO UREA EN BOLIVIA Diseño de la planta de urea que se construirá en la localidad de Bulo Bulo.Agencia . . PETROQUIMICA EN BOLIVIA . GRACIAS POR SU ATENCION .