Figura 1. Proceso de síntesis de urea a partir de Amoniaco y Dióxido de Carbono.Figura 2. . Tabla de cada una de las propiedades generadas por el programa Hysys. . Tabla de las composiciones molares en cada una de las corrientes para los componentes en el proceso de síntesis de Urea.Figura 3. por esa esta corriente es pasada por un intercambiador que la lleva hasta 5 ºC ya que la reacción que se lleva a cabo en el mismo es altamente exotérmica.8 kPa Corriente 8: Corriente que se utilizará como medio enfriador en el reactor de síntesis de Urea de la sección de síntesis de alta presión.2 kPa de presión se transporta agua hasta un tanque aéreo presurizado. este es pasado por un compresor de 75% de eficiencia.2 kPa Corriente 2: No se necesitan o no es necesario tener información de la misma ya que no se evapora agua en el tanque 1.8 kPa con la ayuda de una bomba de eficiencia 75% a razón de 997. Luego de la sección de alta presión la Urea y el Agua que se generan son llevadas a la sección de síntesis de baja presión. cuya presión es 674. la cual viene de los yacimientos a -80 ºC y 3.1 kgmol/h Temperatura: 20 ºC Presiòn: 448.En la Figura 1 se observa el proceso de síntesis de Urea a partir de Amoniaco (NH3) y Dióxido de Carbono (CO2). La ultima corriente que entra a la sección es la de CO2. Temperatura: 20 ºC Presión: 448.088 kPa.923 kPa.1 kgmol/h de agua a 20 ºC.9 ºC. la otra corriente en enviada para ser calentada con el mismo calor que se retira de una corriente de amoniaco para que el mismo pueda entrar al reactor de síntesis a una temperatura adecuada. Corriente 3: Corriente de salida del tanque 1. una a la sección de síntesis de alta presión para mantener al reactor de síntesis de urea a una temperatura optima.2 kPa Corriente 5: Corriente de descarga de la bomba. (luego del intercambiador de calor 1) Temperatura: 5 ºC Corriente 9: Corriente que se utilizará como agua de servicios industriales. (luego del intercambiador de calor 2) . Por otro lado. La información de cada corriente se muestra a continuación: AGUA: Corriente 1: Corriente de alimentación al tanque 1. Del tanque 1 que se encuentra a 448. de este último tanque el flujo es enviado a dos corrientes en proporciones iguales. esta agua luego se almacena en un tanque para servicios industriales. Presión: 674. Flujo de agua: 997. pero antes pasan por un intercambiador de calor para ser llevada la corriente a 183. y finalmente entra al reactor a 4. .5 kgmol/h Presión: 3.Temperatura: 40 ºC DIOXIDO DE CARBONO: Corriente 4: Corriente proveniente de los almacenes de CO2 Flujo: 202.9 ºC De acuerdo a todos estos datos se quiere saber: 1.45ºC UREA + AGUA: Corriente 15: Corriente de salida del reactor de síntesis Flujo: 363.6 kgmol/h Presión: 1.471E+4 kPa Temperatura: 205 ºC Corriente 16: Corriente a la salida del intercambiador de calor 4 Temperatura: 183.923 kPa Temperatura: -80ºC Corriente 10: Corriente de descarga de la turbina Presión: 4.088 kPa AMONIACO: Corriente 11: Corriente proveniente del almacén de NH3 Flujo: 1172 kgmol/h Presión: 60 kPa Temperatura: -30ºC Corriente 14: Corriente a la salida del intercambiador de calor 3 Temperatura: -43. Potencia consumida por la bomba y compresor. Flujo de calor en cada uno de los intercambiadores de calor 2. 000 DISCUSIONES Se debe explicar que inicialmente se quería simular el proceso de síntesis de urea incluyendo el reactor.619E+5 2 5.000E+6 Tabla 2. pero debido a que a la hora de simularlo todos los reactores (CSTR. Potencia consumida por la bomba y compresor pertenecientes al proceso de síntesis de urea a partir de Amoniaco y Dióxido de Carbono DISPOSITIVO MECÁNICO POTENCIA (kW) BOMBA 1. se decidió ver al reactor de síntesis como una caja negra. los errores se debieron seguramente a las siguientes suposiciones: El reactor de síntesis se comporta PFR (reactor de flujo tapón o pistón). PFR. Flujo de calor de cada uno de los intercambiadores pertenecientes al proceso de síntesis de urea a partir de Amoniaco y Dióxido de Carbono INTERCAMBIADOR FLUJO DE CALOR (kJ/h) 1 5. ya que se conocen las condiciones de entradas y salidas del mismo. es decir la conversión de la segunda reacción es de un 100%* Temperatura de operación: 180 °C Presión de operación: 152 kgf/cm2 Las reacciones que se llevan a cabo dentro del reactor son las siguientes: .RESULTADOS Tabla 1. GR) nos arrojaban error y no se pudo compilar el mismo. donde ocurren dos reacciones en serie para la formación de la urea. K2=1E-7 s/(gmol ·m3)* Que todo el carbamato se convierte en Urea y agua.575E+5 4 1.* Flujo molar total de los reactivos.491 COMPRESOR 5. FT=506.* Volumen del reactor constante. Para el diseño de dicho reactor se tomaron en cuenta las siguientes consideraciones: Reactor adiabático. isobárico e isotérmico.40 gmol/s Las Constantes de las Reacciones K1=1E-7 s2/(gmol2 ·m3).575E+5 3 5. para la reacción (1). esto por si hay una parada de planta o falla en el suministro eléctrico se pueda disponer del agua . ya que las materias primas deben transportarse a largar distancias. pero como hay un dicho popular: “El papel lo aguanta todo”. mientras que la reacción (2) la misma tendrá un alto rendimiento por lo que se supondrá que la conversión de la misma será alta (X≈1). es de resaltar que originalmente se utiliza un intercambiador de tubo y coraza para ente proceso.(1) (2) (3) Se puede observar que se sumaron las reacciones de la formación del carbamato con la descomposición de la misma. se tomó la misma para dos grandes labores en el proceso. mantener unas temperaturas optimas y a la vez de seguridad ya que por ejemplo en el reactor debe existir una temperatura optima de reacción para el mismo funcionar sin generar problemas. la conversión de la misma se supuso de un 90%. esto se hizo ya que no se disponían de las propiedades del carbamato. la primera como agua de enfriamiento en el control de la temperatura del reactor de síntesis y la otra para retirar calor de una corriente de amoniaco que debe entrar a una temperatura menor a la que se dispone en los almacenes de amoniaco. la bomba sería utilizada para transportar agua desde una fosa o tanque subterráneo hasta un tanque aéreo. Por lo que se quiso luego hacer un análisis energético del mismo proceso. sabiendo que el agua es una materia prima fácil de adquirir. es decir a los intercambiadores de calor y dispositivos mecánicos pertenecientes al proceso. Teniendo como reactivo límite el CO2. y esta será la que se utilizará para diseñar el reactor. cabe destacar que este reactor se diseñó en la materia “Diseño de Procesos” obteniendo un reactor de ciertas dimensiones. almacenar y transportar. Particularmente la que ocasiono mayor error sería la de suponer que todo el carbamato se disocia en urea y agua. pero como a la hora de simular el mismo en el programa de hizo algo engorroso lo que se decidió fue colocar ambas corrientes y el calor retirado por el intercambiador en la corriente de amoniaco sería el mismo utilizado para calentarse la corriente de agua (Figura 1). ya que las reacciones que se llevan a cabo en el mismo son altamente exotérmicos. podemos verificar a la hora de simularlo que no es posible tener y/o diseñar realmente un reactor con esas suposiciones. Como no se tenía información acerca del agente refrigerante que utiliza realmente para el proceso. los intercambiadores de calor y dispositivos mecánicos llevan un papel sumamente importante. (*) Condiciones supuestas. por la que se dirá que la conversión deseada global para la reacción (3) será de 90%. Por otro lado se tienen los dispositivos mecánicos. de importancia para el proceso y la empresa. la potencia consumida por el compresor es moderada. el mismo se utiliza como un pre-tratamiento para el CO2 antes de entrar al reactor de síntesis. . explicado anteriormente. La bomba podemos ver que no consume mucha energía. ya que fluiría por gravedad (recordando. siendo esto favorable para la empresa ya que los ahorros energéticos. que luego se convierten en ahorros económicos son de gran importancia para toda empresa. El otro dispositivo mecánico que se tiene en el proceso es un compresor. el utilizada para controlar la temperatura en el reactor).con mayor facilidad. ya que se necesita que entre a una presión específica. ya que como se dispone en los almacenes no es recomendado. . .A. “Planta de Urea (Instalación-301-A)”.REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS PEQUIVEN S. Gerencia Técnica: Ingeniería de Procesos. Año 2004. Richard Valencia 29 de julio del 2011 .UNIVERSIDAD DE CARABOBO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA SIMULACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS PROYECTO FINAL PROFESORA: Katiuska Franceschi REALIZO POR: PÉREZ. Waylon RONDÓN.