Proceso De Amoniaco

ETAPA 1: REFORMACIÓN CATALÍTICA

Después de la extracción de azufre, el reformador primario del vapor convierte cerca del 70 % de la alimentación de hidrocarburo en gas de síntesis. El metano es mezclado con vapor y pasado por encima de un catalizador del níquel. Las principales reacciones de reformación son:

CH4 + H2O ↔ CO + 3H2

CO + H2O ↔ CO2 + H2

El proceso de reformación catalítica del hidrocarburo vapor produce gas crudo de síntesis por reformación del vapor bajo presión. Las reacciones son endotérmicas, así el suministro de calor para el reformador es requerido para mantener la temperatura deseada de reacción. Los gases saliendo del reformador son CH4, 6 % mol; CO, 8 %; CO2, 6 %; H2, 50 %; Y H2O, 30 %. La presión de operación está entre 20–35 bar, y los gases saliendo del reformador contienen cerca de 6 % de CH4. Esto representa aproximadamente 30 % de la entrada inicial de gas natural. La Figura 2, muestra el flowsheet de proceso de reformación catalítica.

En el reformador secundario, es introducido aire para suministrar el nitrógeno para tener 3:1 hidrógeno H2 y nitrógeno N2 en el gas de síntesis. El calor de combustión del gas parcialmente reformado suministra la energía para reformar el hidrocarburo alimentado restante. El vapor producto reformado es empleado para generar vapor y para precalentar el gas natural alimentado

ETAPA 2: CONVERSIÓN SHIFT Y METANACIÓN

la conversión shift involucra dos etapas. La primera tapa emplea un catalizador a alta temperatura, y la segunda emplea un catalizador a baja temperatura. Los convertidores shift, remueven el monóxido de carbono producido en la etapa de reformación, convirtiéndolo a dióxido de carbono mediante la reacción

CO + H2O ↔ CO2 + H2

La reacción produce hidrógeno adicional para la sintesis del amoniaco.

El efluente del reactor shift es enfriado y el agua condensada es separada. El gas es purificado mediante la remoción de dióxido de carbono desde el gas de síntesis mediante la absorción con carbonato caliente, Selexol, o metil etil amina (MEA). Después de la purificación, las trazas remanentes de monóxido de carbono y dióxido de carbono son removidas en las reacciones de metanación.

CO + 3H2 ↔ CH4 + H2O

CO2 + 4H2 ↔ CH4 + 2H2O

La Figura 3, ilustra la conversión shift y metanación. El metano resultante es inerte y el agua es condensada. Así, la mezcla purificada de hidrógeno y nitrógeno con una relación molar de 3H2 : 1N2 es comprimida a la presión seleccionada para la síntesis del amoniaco.

ETAPA 3: PROCESO DE COMPRESIÓN

El gas de síntesis purificado es enfriado y el agua condensada es removida. El gas de síntesis es luego comprimido en una serie de compresores centrífugos con enfriamiento entre etapas hasta una presión de 150 bar. Los compresores centrífugas son accionados por turbinas a vapor usando el vapor generado en la misma planta. Esto reduce el consumo total de potencia. Coker [2] ilustra el diseño de un compresor centrifugo. La Figura 4 muestra el compresor con enfriamiento entre etapas.

ETAPA 4: UNIDAD DE CONVERSIÓN

El gas de síntesis comprimido es secado, mezclado con vapor de reciclo, e introducido al reactor de síntesis después del compresor de reciclo. La mezcla de gas es enfriada y el amoniaco liquido es removido desde el separador secundario. El vapor es calentado y pasado al convertidor de amoniaco. La alimentación es precalentada dentro del convertidor antes de ingresarlo al lecho catalítico. La reacción ocurre a 450–600°C sobre un catalizador de oxido de hierro. La reacción de síntesis del amoniaco entre el nitrógeno, N2, e hidrógeno, H2, es

N2 + 3H2 ↔ 2NH3

La reacción es una reacción de equilibrio que es exotérmica. Bajas temperaturas favorecen la producción de amoniaco.

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