UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚFACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERIA UN INGENIERO QUÍMICO UNA EMPRESA UNA EMPRESA Cátedra: Docente: Alumnos: INDÚSTRIAS QUÍMICAS Dr.MSC. PALACIOS VELASQUEZ Abraham LAURA CANCHARI, Juan REYES MUÑOZ Alcides MEZA RAFAEL, Alejandro Ciclo: VII “A” Huancayo – Perú 2012 Se ha empleado y aún se usa como combustible o como producto intermedio para la producción de otros productos químicos. para su uso como combustible o lubricante a través de la síntesis de FischerTropsch.INTRODUCCIÓN El gas natural ofrece una serie de importantes ventajas medioambientales sobre otros combustibles fósiles. monóxido de carbono. algo de dióxido de carbono. Posee menos de la mitad de densidad de energía que el gas natural. con la mayoría de las impurezas eliminadas por el proceso de gas en el campo y planta de gas. es la más limpia combustión de todos los combustibles fósiles. El gas de síntesis está compuesto principalmente de hidrógeno. El gas de síntesis también se utiliza como producto intermedio en la producción de petróleo sintético. y previamente al proceso Mobil para convertir metanol en gasolina y la obtención de amoniaco. . En gran parte debido a su simplicidad química. El gas natural está compuesto principalmente de metano. y muy a menudo. Generador de gas a partir de fuel-oil Gas de generador de gasógeno o gas de aire: Se obtiene haciendo pasar aire a través de una capa gruesa de gránulos de carbón o de coque incandescente. Contiene un 45 % de hidrógeno. nitrógeno y dióxido de carbono). Este gas se puede transformar en metanol o alcanos. mucho menor que el gas de agua. coque. Este gas fue utilizado como combustible para el alumbrado público (luz de gas) a finales del siglo XIX y comienzos del siglo XX. carbón. debido principalmente a la dilución con el nitrógeno atmosférico. A mayor temperatura. Esta reacción es fuertemente endotérmica por lo que requiere temperaturas muy altas. de gran interés para la industria siderúrgica y la síntesis de acetileno. . 35% de metano. por pirolisis del lignito a baja temperatura. monóxido de carbono.MARCO TEÓRICO GAS DE SÍNTESIS El gas de síntesis o Sintegas es un combustible gaseoso obtenido a partir de sustancias ricas en carbono (hulla. o bien. que se usa como combustible aunque no sirve para la industria del hierro. nafta. destilación o pirogenación de la hulla en ausencia de aire y a alta temperatura (1200-1300 °C). Contiene cantidades variables de monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H2). Su llama es de color azul por lo que también se llama gas azul. En estos casos se obtiene coque (hulla) o semicoque (lignito) como residuo. Gas de coque o gas de coquería: Se obtiene por calentamiento intenso y lento de la hulla (hulla grasa) con una combinación de aire y vapor. Gas de agua: Se obtiene haciendo pasar vapor de agua sobre coque a alta temperatura. a alta temperatura. biomasa) sometidas a un proceso químico a alta temperatura. en las coquerías. se forma un gas que contiene hidrógeno. 8 % de monóxido de carbono y otros gases en menor proporción. Gas de alumbrado o gas de hulla: Se produce por pirólisis. empleando catalizadores heterogéneos apropiados. mayor proporción de monóxido de carbono y menor proporción de dióxido de carbono Tiene escaso poder calorífico. Aparte del coque sólido fabricado. MÉTODOS DE PRODUCCIÓN Según los diferentes métodos de producción1 puede recibir diferentes nombres. Posee menos de la mitad de densidad de energía que el gas natural. Gas ciudad: Se obtiene a partir de la oxidación de petróleo o algún derivado (fuel-oil. El gas de síntesis está compuesto principalmente de hidrógeno. originando "gas pobre". el vapor de agua es reemplazado por un chorro de aire. Se debe eliminar el azufre para evitar la corrosión. por métodos modernos. y también el monóxido de carbono por su toxicidad. La formación inicial de dióxido de carbono (exotérmica) aumenta la temperatura del lecho de coque y va seguida por la reacción endotérmica en la que este (CO2) se convierte en monóxido de carbono (CO). y previamente al proceso Mobil para convertir metanol en gasolina. y es una mezcla de los dos métodos anteriores. pues éste posee un poder calorífico doble. Gas de agua carburado: Se obtiene mezclando gas de agua con petróleo gasificado en un carburador. 8 o Gasificación del carbón. del petróleo o de sus derivados. Posee un poder calorífico más alto que los anteriores. El oxígeno puro puede sustituir al aire para evitar el efecto de dilución. algo de dióxido de carbono. Gas pobre: Se obtiene haciendo pasar alternativamente vapor de agua y aire sobre carbón incandescente (alternancia de chorros de vapor y aire). distintos de los procesos clásicos ya comentados: o Reformado de gas natural con vapor de agua. y muy a menudo. A veces se llama gas ciudad a cualquier gas de síntesis producido para abastecer el consumo doméstico y distribuido mediante redes de tuberías. y de algunos tipos de residuos en instalaciones de gasificación. La reacción global es exotérmica. ya sea obtenido a partir de carbón o de petróleo. El gas de síntesis también se utiliza como producto intermedio en la producción de petróleo sintético. nafta) mediante vapor de agua y aire. o Reformado de hidrocarburos líquidos para producir hidrógeno. Ha sido reemplazado por el gas natural y los gases licuados del petróleo (GLP. Cuando el lecho de coque se ha enfriado a una temperatura a la que la reacción endotérmica ya no puede continuar. . y en este caso el poder calorífico es más alto. monóxido de carbono. para su uso como combustible o lubricante a través de la síntesis de Fischer-Tropsch. Gas natural sintético o gas de síntesis: Combustible que se fabrica a partir del carbón. como butano o propano) para todo tipo de fines. Se ha empleado y aún se usa como combustible o como producto intermedio para la producción de otros productos químicos. o Gasificación integral en ciclo combinado UTILIZACIÓN DEL GAS DE SÍNTESIS El nombre gas de síntesis proviene de su uso como intermediario en la creación de gas natural sintético (GNS) y para la producción de amoníaco o metanol. de la biomasa. limpieza de las aminas producidas y el empleo de reactores de membrana. la calefacción. Esto se realiza principalmente por adsorción por oscilación de presión (PSA). El gas de síntesis producido en las grandes instalaciones para la gasificación de residuos puede ser utilizado para generar electricidad. Aplicaciones del gas de síntesis . también se produce a partir de gas natural (a través de la reacción de reformado con vapor de agua) como sigue: Con el fin de producir más hidrógeno a partir de esta mezcla.Cuando este gas se utiliza como producto intermedio para la síntesis industrial de hidrógeno a gran escala (utilizado principalmente en la producción de amoniaco). antes de que la iluminación eléctrica y la infraestructura para el gas natural estuvieran disponibles. Los procesos de gasificación de carbón se utilizaron durante muchos años para la fabricación de gas de alumbrado (gas de hulla) que alimentaba el alumbrado de gas de las ciudades y en cierta medida. se añade más vapor y así se produce el desplazamiento de la reacción del gas de agua: El hidrógeno debe separarse del CO2 para poder usarlo. diésel por el proceso de Fischer-Tropsch. Si el gas de síntesis es tratado posteriormente mediante procesos criogénicos para su licuación. Algunas tecnologías de procesado eliminan selectivamente el monóxido de carbono por complejación / descomplejación del monóxido de carbono con cloruro de aluminio cuproso (CuAlCl4).79 ° C. El gas residual del sistema puede contener dióxido de carbono. que requiere mucha energía.TRATAMIENTO POSTERIOR DEL GAS DE SÍNTESIS El gas de síntesis puede ser utilizado en el proceso Fischer-Tropsch para producir diésel. disuelto en un líquido orgánico como el tolueno. metano.5 ° C y -195. no es muy adecuada para la fabricación de combustible. . y este hidrógeno puede ser recombinado en la proporción adecuada junto con monóxido de carbono para la producción catalítica de metanol. nitrógeno. o convertirse en metano y en dimetiléter en procesos catalíticos. El monóxido de carbono purificado puede tener una pureza superior al 99%. debe tenerse en cuenta que esta tecnología tiene grandes dificultades en la recuperación del monóxido de carbono puro si están presentes volúmenes relativamente grandes de nitrógeno. etano e hidrógeno. La purificación criogénica (condensación fraccionada). respectivamente. lo que lo convierte en una buena materia prima para la industria química. debido a que el monóxido de carbono y el nitrógeno poseen puntos de ebullición muy similares que son -191. etc. Dicho gas residual puede ser procesado en un sistema de adsorción por oscilación de presión para eliminar el hidrógeno. simplemente porque la ganancia de energía neta es muy reducida. considerados como los productos intermedios más importantes de la industria petroquímica. En el caso del petróleo. procedente del reformado del gas natural. En las siguientes figuras se recogen los esquemas de aprovechamiento del metano. detergentes. propileno. en particular el benceno.LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA El gas natural y el petróleo constituyen básicamente las materias primas a partir de las cuales la industria petroquímica obtiene a gran escala un gran número de productos con un amplio campo de aplicaciones. disolventes. son transformadas en productos finales: plásticos. el hecho de que en su composición se encuentren presentes hidrocarburos de distinta naturaleza facilita una mayor diversidad en cuanto a posibilidades de aplicación. a partir de una serie de operaciones químicas. . Las materias primas más demandadas en la industria petroquímica son: . y . -Las olefinas.Los hidrocarburos aromáticos. procedentes del reformado de naftas principalmente. insecticidas. etileno. etc. Estas materias primas.El gas de síntesis (CO+H2). y benceno. fibras sintéticas. procedentes principalmente del craqueo de las fracciones parafínicas gaseosas (C2 y C3). METANOL Y DERIVADOS El metanol se produce en unidades de gran capacidad de producción (2. formiato de metilo. proporcionan un metanol bruto mucho más puro que el que se obtenía hace años con los catalizadores de óxidos de cromo y zinc. además del agua.1. Las principales reacciones que tienen lugar son la formación de metano y de hidrocarburos de mayor peso molecular (y se controla la distribución de hidrocarburos a obtener a través de reacciones de polimerización): Pero. También se puede emplear la biomasa para producir el gas de síntesis en el proceso FisherTropsch. procedente de carbón ó de gas natural. 2. Como impurezas pueden aparecer éter de dimetilo. con los catalizadores más modernos se consigue en una única destilación la calidad comercial sin necesidad de purificar el metanol bruto.22. acetona.12. que además requería mayor presión parcial de CO en el gas reaccionante. pero generalmente. otras reacciones que tienen lugar también son: Esta última supone la formación de depósitos de coque. .-PRODUCCIÓN DE COMBUSTIBLES Y OTROS PRODUCTOS QUÍMICOS POR SÍNTESIS FISCHER-TROPSCH La síntesis Fisher-Tropsch es la producción de hidrocarburos líquidos a partir de gas de síntesis (CO y H2).000 kcal/kg a presión del orden de 50 ata y con grados de conversión relativamente bajos. por lo que es una alternativa a la producción de estos hidrocarburos a partir del crudo de petróleo.000 kcal/kg 3 H2 + CO2 CH3OH + H2O DH = . mezclado con óxidos de zinc y de aluminio (que evitan su sinterización y consiguiente pérdida de actividad).000 Tm/a y mayores) a partir de gas de síntesis por reacción catalítica del hidrógeno con el CO y con el CO2: 2 H2 + CO CH3OH DH = .. por lo que es preciso recircular al reactor el gas no convertido. que se separan por destilación. Los modernos catalizadores de óxidos de cobre. una vez separado por condensación el producto de la reacción en forma de solución acuosa de metanol. El proceso consta de cuatro unidades claramente diferenciadas: la de reformado con vapor de gas natural. separándose la solución acuosa de metanol que se lamina en una válvula reductora de presión. a depurar. A la unidad de reformado con vapor se alimenta el gas natural. Los condensados de esta destilación constituyen el metanol bruto a concentrar y. . El compresor aporta el gas de síntesis al bucle en el que se encuentra el reactor con varios lechos de catalizador y enfriamiento intermedio por inyección de gas frío a la corriente procedente del lecho anterior. Los vapores de la destilación “flash”ceden su energía en un expansor y se incorporan a la alimentación del horno de reformado. La fracción de gas no condensado a la salida del reactor se recircula mediante un compresor (que se denomina bomba de recirculación) para compensar las pérdidas de presión en este bucle. la compresión del gas de síntesis. pues la relación más conveniente entre el hidrógeno y los óxidos de carbono se consigue operando convenientemente el horno de reformado. A su salida se enfría primero con el gas entrante y finalmente con agua de refrigeración. el gas comprimido se calienta en un intercambiador de calor con el gas saliente del reactor antes de entrar en éste. que puede contener CO2 y un reciclo de los ligeros que se separan en una primera destilación “flash” del metanol bruto. A la salida de este segundo compresor se incorpora el gas procedente de la unidad de reformado. El gas saliente se enfría y el agua que condensa se separa. No es necesaria la unidad de conversión de CO. En el bucle de síntesis. el denominado bucle de síntesis y la destilación. en su caso. El vapor de escape debe estar a presión mayor que la del gas en el horno para poderlo incorporar como reactivo. Berthollet usando carbonato de amonio. El formaldehído está clasificado como líquido peligroso de baja toxicidad. a pesar de sus poder como tal.AMONÍACO El amoniaco libre fue preparado por primera vez en 1774 por J. por lo que se usa muy poco como disolvente. (Producción de amoniaco a partir de sus elementos N2 e H2). Produciendo cianamida de calcio a partir de carburo de calcio y nitrógeno a 1000ºC. amoniaco fue recuperado de plantas de producción de coque y productoras de gas como un producto secundario de la pirólisis de carbón. En 1908 BASF y Haber realizaron un acuerdo para trabajar en una planta de producción a escala industrial.Para minimizar el consumo de energía se genera vapor a alta presión que. es muy inflamable (punto de ignición 16 ºC) y tóxico.) y de las metilaminas. via Carbonilación. Alrededor de 1900 Fritz Haber comenzó las investigaciones en el equilibrio de la reacción de amoniaco y la evaluación de los efectos de temperatura. El principal derivado del metanol es el formaldehído (H2CO) que se comercializa en disolución acuosa o como trioxano (un trímero del mismo) o como paraformaldehído (un oligómero) con destino a la preparación de resinas acetálicas (polioximetileno.). etc. si está exenta de nitrógeno. como el metil-terbutil-éter MTBE y para la síntesis del ácido acético. . necesaria para evitar el aumento progresivo de la concentración de inertes (metano fundamentalmente) se expande en una turbina y. El metanol se utiliza también como reactivo en la fabricación de éteres mejoradores del número de octano. se expansiona en las turbinas de contrapresión que mueven los compresores. Para 1840. neopentilglicol. 3. la empresa American Cyanamid fue formada. después de recalentado en la sección convectiva del reformador. La purga del circuito de síntesis. Propiedades y derivados del metanol El metanol (alcohol metílico. A principios de 1900.. Está en regresión su consumo en compuestos clorados. También se consume en la preparación de numerosos ésteres de distintos ácidos (acrílico. se recicla a la alimentación. alcohol de madera o de quemar) es el alcohol más volátil de todos los alcoholes (BP 65 ºC). tereftálico. etc. Priestly y C. POM) y como reactivo de las reacciones de aldoholización para preparar los alcoholes multifuncionales (pentaeritritol. El mecanismo de reacción envuelve adsorción disociativa de tanto N2 como H2 sobre la superficie de catalizador. el proceso es operado en etapas. con enfriamiento intermedio y remoción del NH3 producido para mover el equilibrio hacia la derecha. En 1913 la primera planta comercial inicio sus operaciones en Ludwigshafen (30 ton por día) Química de la Reacción y Termodinámica La síntesis de amoniaco envuelve una reacción simple exotérmica de H2 y N2 elemental sobre un catalizador de Fe promovido: La formación de NH3 es favorecida por baja T y alta P. Trabajando con el grupo de Karl Bosch dentro de BASF en un período de 5 años el proceso fue totalmente desarrollado. . La disociación de N2 a N atómico es una reacción de descomposición en la superficie. Debido a su carácter exotérmico. La adsorción de H2 es rápida y en virtual equilibrio. India. resinas ureicas (plásticos).Productos químicos derivados del amoniaco • La capacidad mundial instalada alcanza los 180 millones de ton/año.). otros nitrogenados). etc. •La úrea para fertilizantes. a veces como una (úrea – nitrato de amonio). . • Uso principal: Fertilizantes (Urea. • El 50% de la capacidad mundial está en Asia (China. • Principal componente de nitrógeno a los suelos. México. Brasil y Argentina. • En América Latina: Venezuela. Ronald Márquez http/www.com/gasdesintesis Química Industrial.wikipedia. Pdf Hidrógeno. Prof.wikipedia.BIBLIOGRAFÍA Diapositivas del Departamento de Ingeniería Química y Química Inorgánica Universidad de Cantabria (SPAIN). gas de síntesis y derivados Instituto Petroquímico Argentino http/www.com/usodelgas .