presentacion corporativa de methrnex
OBTENCIN DE METANOLOriginariamente se produca metanol por
destilacin destructiva de astillas de madera. Esta materia prima
condujo a su nombre de alcohol de madera. Este proceso consiste en
destilar la madera en ausencia de aire a unos 400 C formndose gases
combustibles (CO, C2H4, H2), empleados en el calentamiento de las
retortas; un destilado acuoso que se conoce como cido piroleoso y
que contiene un 7-9% de cido actico, 2-3% de metanol y un 0.5% de
acetona; un alquitrn de madera, base para la preparacin de
antispticos y desinfectantes; y carbn vegetal que queda como
residuo en las retortas.Actualmente, todo el metanol producido
mundialmente se sintetiza mediante un proceso cataltico a partir de
monxido de carbono e hidrgeno. Esta reaccin emplea altas
temperaturas y presiones, y necesita reactores industriales grandes
y complicados.CO + CO2+ H2CH3OHLa reaccin se produce a una
temperatura de 300-400 C y a una presin de 200-300 atm. Los
catalizadores usados son ZnO o Cr2O3.El gas de sntesis (CO + H2) se
puede obtener de distintas formas. Los distintos procesos
productivos se diferencian entre s precisamente por este hecho.
Actualmente el proceso ms ampliamente usado para la obtencin del
gas de sntesis es a partir de la combustin parcial del gas natural
en presencia de vapor de agua.Gas Natural + Vapor de AguaCO + CO2+
H2Sin embargo el gas de sntesis tambin se puede obtener a partir de
la combustin parcial de mezclas de hidrocarburos lquidos o carbn,
en presencia de agua.Mezcla de Hidrocarburos Lquidos + AguaCO +
CO2+ H2Carbn + AguaCO + CO2+ H2En el caso de que la materia prima
sea el carbn, el gas de sntesis se puede obtener directamente bajo
tierra. Se fracturan los pozos de carbn mediante explosivos, se
encienden y se fuerzan aire comprimido y agua. El carbn encendido
genera calor y el carbono necesarios, y se produce gas de sntesis.
Este proceso se conoce como proceso in situ. Este mtodo no tiene
una aplicacin industrial difundida.Los procesos industriales ms
ampliamente usados, usando cualquiera de las tres alimentaciones
(gas natural, mezcla de hidrocarburos lquidos o carbn) son los
desarrollados por las firmas Lurgi Corp. e Imperial Chemical
Industries Ltd. (ICI).Proceso LurgiSe denomina proceso de baja
presin para obtener metanol a partir de hidrocarburos gaseosos,
lquidos o carbn.
El proceso consta de tres etapas bien diferenciadas.ReformingEs
en esta etapa donde se produce la diferencia en el proceso en
funcin del tipo de alimentacin.En el caso de que la alimentacin sea
de gas natural, este se desulfuriza antes de alimentar el reactor.
Aproximadamente la mitad de la alimentacin entra al primer reactor,
el cual est alimentado con vapor de agua a media presin. Dentro del
reactor se produce la oxidacin parcial del gas natural. De esta
manera se obtiene H2, CO, CO2y un 20% de CH4residual.Gas Natural +
Vapor de AguaCO + CO2+ H2Esta reaccin se produce a 780 C y a 40
atm.El gas de sntesis ms el metano residual que sale del primer
reactor se mezcla con la otra mitad de la alimentacin (previamente
desulfurizada). Esta mezcla de gases entra en el segundo reactor,
el cual est alimentado por O2. Este se proviene de una planta de
obtencin de oxgeno a partir de aire.CH4+ CO + CO2+ O2CO + CO2+
H2Esta reaccin se produce a 950 C.En caso de que la alimentacin sea
lquida o carbn, sta es parcialmente oxidada por O2y vapor de agua a
1400-1500 C y 55-60 atm. El gas as formado consiste en H2, CO con
algunas impurezas formadas por pequeas cantidades de CO2, CH4, H2S
y carbn libre. Esta mezcla pasa luego a otro reactor donde se
acondiciona el gas de sntesis eliminndose el carbn libre, el H2S y
parte del CO2, quedando el gas listo para alimentar el reactor de
metanol.SntesisEl gas de sntesis se comprime a 70-100 atm. y se
precalienta. Luego alimenta al reactor de sntesis de metanol junto
con el gas de recirculacin. El reactor Lurgi es un reactor tubular,
cuyos tubos estn llenos de catalizador y enfriados exteriormente
por agua en ebullicin. La temperatura de reaccin se mantiene as
entre 240-270 C.CO + H2CH3OH H < 0CO2+ H2CH3OH H < 0Una buena
cantidad de calor de reaccin se transmite al agua en ebullicin
obtenindose de 1 a 1.4 Kg. de vapor por Kg. de metanol. Adems se
protege a los catalizadores.DestilacinEl metanol en estado gaseoso
que abandona el reactor debe ser purificado. Para ello primeramente
pasa por un intercambiador de calor que reduce su temperatura,
condensndose el metanol. Este se separa luego por medio de
separador, del cual salen gases que se condicionan (temperatura y
presin adecuadas) y se recirculan. El metanol en estado lquido que
sale del separador alimenta una columna de destilacin alimentada
con vapor de agua a baja presin. De la torre de destilacin sale el
metanol en condiciones normalizadas.En la pgina siguiente se puede
observar el flow-sheet del proceso Lurgi de baja presin para
obtener metanol lquido a partir de gas natural. Mientras que en la
pgina siguiente se podr observar el mismo proceso pero en caso de
usar alimentacin lquida o carbn.Proceso ICILa diferencia entre los
distintos procesos se basa en el reactor de metanol, ya que los
procesos de obtencin de gas de sntesis y purificacin de metanol son
similares para todos los procesos.En este caso la sntesis cataltica
se produce en un reactor de lecho fluidizado, en el cual al gas de
sntesis ingresa por la base y el metanol sale por el tope. El
catalizador se mantiene as fluidizado dentro del reactor, el cual
es enfriado por agua en estado de ebullicin, obtenindose vapor que
se utiliza en otros sectores del proceso.La destilacin se realiza
en dos etapas en lugar de realzarse en una sola.Todas las dems
caractersticas son similares al proceso Lurgi antes
descrito.Ammonia-CasaleEl reactor posee mltiples catalizadores de
lecho fluidizado, con gas refrigerante, flujos axiales y radiales y
bajas cadas de presin. La produccin en este tipo de reactores puede
llegar a 5.000 t/da.TopsoeSe caracteriza por desarrollar un flujo
radial a travs de tres catalizadores de lecho fluidizado en
distintos compartimentos. El intercambio de calor es externo
METANOL
El compuesto qumico metanol, tambin conocido como alcohol
metlico o alcohol de madera, es el alcohol ms sencillo. A
temperatura ambiente se presenta como un lquido ligero (de baja
densidad), incoloro, inflamable y txico que se emplea como
anticongelante, disolvente y combustible. Su frmula qumica es CH3OH
(CH4O).
La materia prima tpica utilizada en la produccin de metanol es
el gas natural. El metanol tambin se puede hacer de los recursos
renovables como la madera, residuos slidos urbanos y aguas
residuales.
Procesos de Manufactura Metanol
Los procesos modernos de manufactura de metanol empelan al gas
natural como materia prima. El gas natural se desulfura para
retirarle los compuestos de azufre que son venenos para los
catalizadores, luego se reforma con vapor para obtener gas de
sntesis. Este gas se transforma en metanol por un proceso
cataltico. El metanol crudo se purifica mediante destilacin. La
Figura No. 1 muestra el diagrama de bloques para su manufactura
Desulfuracin.- En esta etapa se busca remover el azufre presente
en el gas natural
Primero se hidrotrata el gas natural en un Hidrotratador, donde
las reacciones ocurren sobre un catalizador en base NI-MO donde los
compuestos azufrados para pasan a H2S.
COS + H2 ==>H2S+ CO
CH3-SH + H2 ==>H2S + CH4
Se termina en un Reactor de Desulfuracin donde se adsorbe H2S
sobre ZnO.
Reformacin.- Se realiza en un reactor cataltico que consiste en
un horno en el que adems el metano se hace ingresar vapor de agua y
se le aade calor pasando los reactantes a travs del lecho de un
catalizador de nquel donde ocurren las siguientes reacciones:
CH4 + H2O ==>CO + 3H (Reformacin)
CO + H2O ==>CO2 + H2 (Reaccin Shift)
Sntesis de Metanol:El gas de sntesis se enva a un reactor
cataltico de lecho fijo que opera con un catalizador en base a
cobre, donde el gas de sntesis se convierte a metanol, por medio de
las siguientes reacciones.
CO +2H2 ==> CH3OH
CO2 + 3H2 ==>CH3OH + H2O
Existen tecnologas de alta presin y de baja presin para la
sntesis del metanol
Refinacin.- La ltima etapa en la sntesis del metanol es la
refinacin del metanol crudo producido en la etapa de la sntesis.
Para ellos se aplica dos destilaciones sucesivas
1 destilacin (topping).- Se busca la remocin de Gases.
2 destilacin.- Se busca la remocin de productos pesados, agua e
Hidrocarburos.
La Figura No. 2 muestra el Diagrama de Procesos para la
Manufactura de Metanol
Fig.2.- Diagrama Procesos para Manufactura Metanol
GRAFICO 9. Proceso ICI-Produccin de MetanolDescripcin del
GRAFICO VII-3:
2.2.10.-Descripcin del GRAFICO 9.Descripcin del GRAFICO
VII-3:
El gas de sntesis producido mediante reformado con vapor, pasa a
travs de un compresor de doble cuerpo (make-up compressor) para
luego ser mezclado con el gas de reciclo del reactor. La mezcla de
reciclo es recogida por un compresor centrfugo de un solo cuerpo,
accionado por una turbina de vapor a contrapresin. A la salida
del
Compresor, el gas presurizado es precalentado por intercambio de
calor con el efluente del reactor, despus es dividido en dos
corrientes.
a. La primera (aproximadamente un 40%) es enviada al tope del
reactor despus de haberse sometido a un precalentamiento, por
contracorriente con el flujo de los productos formados. b. El
segundo (60%) es usado como un fluido quenching inyectado en los
diferentes niveles del reactor, para alcanzar un control efectivo
de la temperatura.
A la salida de la zona de reaccin, la corriente de gas obtenida
es primero enfriada por el calentamiento de la corriente de
alimentacin al reactor y por el agua requerida por los generadores
de vapor de alta presin, luego pasa a travs de un intercambiador
aero-enfriador, donde el metanol y el agua son condensados. La
separacin gas/liquido es entonces llevada a un drum vertical,
operando bajo presin. La fraccin de gas es esencialmente reciclado:
una purga ayuda a mantener el gas inerte contenido en el lazo de
reaccin en un nivel adecuado. El metanol crudo es desgasificado por
flasheo y luego destilado. Este contiene de 17 a 23% en peso de
agua, 0.4% de impurezas (dimetil ter, formiato de metilo, etanol,
propanol, butanol, etc.), por lo tanto debe ser purificado en una
serie de dos columnas para cumplir con las especificaciones
comerciales de metanol para usos qumicos (Etanol a 10 ppm para el
grado AA). La primera columna es de ligeros, que elimina los
componentes ligeros (gas, teres, cetonas, etc.), mientras la
segunda columna realiza las siguientes separaciones:
a. En el tope, el metanol purificado se extrae por debajo de la
seccin de rectificacin. b. Los alcoholes pesados como unas
corrientes laterales.
c. El agua por el fondo.
Nota: Debido a los problemas de separacin de fases en presencia
de agua y la formacin de trampas de vapor que son perjudiciales
para los motores, el uso de metanol como combustible requiere la
adicin de compuestos oxigenados de alto peso molecular
(particularmente igual o de ms pesos que el etanol). Para tales
aplicaciones, es importante mantener ciertas impurezas en producto
de metanol o incluso favorecer su formacin. As, el diagrama de
flujo de la purificacin puede ser simplificada combinando la
separacin y rectificacin de ligeros finales en una sola operacin, o
por aumentar el contenido de los homlogos ms altos que el metanol
mediante la realizacin de la conversin en el mismo reactor (Lurgi,
Vulcan, etc.) o en diferentes unidades, para un mejor control de
los cambios en el medio de la reaccin (IFP, SNAM, Progetti, etc.).
Ahora el metanol se fabrica en fase liquida o fases combinada.
Proceso ICI Admite alimentaciones de hidrocarburos lquidos
gaseosos y slidos.el gas de sntesis puede obtenerse por reformado o
por axodacion parcial.Para el reformado con vapor el gas de sntesis
sale del reformador a 800-880 C y pasa a la seccin de recuperacin
de calor, luego de enfriarse a temperatura ambiente el gas se
introduce en el ciclo de sntesis de metanol. El cual se encarga de
la etapa de conversin a metano, el producto obtenido se destila en
varios destiladores para alta pureza.
Las principales caractersticas del proceso ICI son; un
catalizador basado cobre altamente estable con un tiempo de vida
superior a los 4 aos que opera a 50-100 atm. Y 200-300 C, con un
diseo sencillo del convertidor y un sistema de recuperacin de calor
y destilacin optimizada. El convertidor deposito a presin que
contiene el lecho del catalizador dotado con sistema para la carga
del catalizador por la parte superior y descarga por la inferior la
reaccin separa por diferentes niveles por la inyeccin de gas frio y
el ultimo enfriador de reemplaza por in intercambiador de calor que
calienta la alimentacin al primer lecho. El sistema de recuperacin
de calor que incluye el reformado y el siclo de sntesis junto con
el sistema de energa esta optimizado para obtener al mximo el uso
de calor en todos los niveles de temperatura consiguiendo as la
mxima economa en el proceso. La seccin de destilacin esta
optimizada en razn al coste del capital y consumo energtico En el
caso de que se emplee el proceso de oxidacin parcial, si se dispone
de alimentacin de Hc pesados o carbn estas oxidan parcial mente por
oxigeno y vapor. El gas producto que contiene grande cantidades de
CO y H2 junto con CO2 se trata para retirar los compuestos de
azufre que envenenaran el catalizador y para ajustar al optimo la
relacin de H2/ CO como los procesos de oxidacin parcial pueden
operar a presiones intermedias puede suprimirse en estas
instalaciones la etapa de compresin de gas de sntesis