trabajo gas de sintesis (1).pdf
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Repblica Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Defensa
Universidad Nacional Experimental Politcnica
De la Fuerza Armada U.N.E.F.A
(Ncleo) Anzotegui - (Sede) San Tom
PROFESOR: INTEGRANTES:
ING. JOSE HILARRAZA NARGELIS PULVE C.I 19.941.524
EYKER CORREA C.I 21.086.466
MARIO BOLAOS C.I 23.552.940
ANGEL VILLARROEL C.I 24.492.449
SECCIN: N02
8VO SEMESTRE DE INGENIERA DE PETRLEO
SAN TOM, MAYO DE 2014
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PRODUCCIN DE GAS DE SNTESIS Y SUS
DERIVADOS
INTEGRANTES:
EYKER CORREA C.I 21086466
MARIO BOLAOS C.I 23552940
ANGEL VILLARROEL C.I24492449
NARGELIS PULVE C.I19941524
SECCIN: N02
8VO SEMESTRE DE INGENIERA DE PETRLEO
SAN TOM, MAYO DE 2014
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RESUMEN
El gas natural es conocido como una mezcla de hidrocarburos gaseosos que se
ha formado y acumulado en el interior de la tierra y es producto de la descomposicin
de la materia orgnica de animales y vegetales sepultados durante millones de aos.
Se utiliza como combustible y materia prima de la industria petroqumica. Sus
molculas de hidrocarburos varan, la composicin real de un determinado gas se
obtiene y aprecia por medio de anlisis cualitativos y cuantitativos, en la cual estos
anlisis enumeran los componentes presentes y el porcentaje de cada componente en
la composicin total, siendo el Metano el componente principal del gas natural. En
donde las principales cadenas petroqumicas de este hidrocarburo son el Metano, el
Etano y las Naftas utilizadas como materia prima en la industria petroqumica para el
crecimiento y desarrollo de importantes cadenas industriales como son la textil y del
vestido; la automotriz y del transporte; la electrnica; la de construccin; la de los
plsticos; la de los alimentos; la de los fertilizantes; la farmacutica y la qumica,
entre otras adems tambin es utilizado para la obtencin del gas de sntesis a travs
de varias tecnologas como el reformado de vapor de agua, Oxidacin parcial POX,
Reformado autotrmico o el Reformado combinado, en la cual cada una de estas
tecnologas tiene un fin, que es la produccin de Gas de sntesis (diversas mezclas de
monxido de carbono e hidrgeno), el cual es utilizado para fabricar productos
qumicos. Sin embargo la aplicacin ms importante del gas de sntesis es la
preparacin del amoniaco (NH3), logrado a travs del mtodo de Haber cuyo mtodo
consiste en la reaccin de nitrgeno e hidrgeno con la ayuda de un catalizador,
despus de la produccin de amoniaco, la segunda aplicacin en importancia del gas
de sntesis es la obtencin de metanol.
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3
INDICE DE CONTENIDO
pg.
ndice de figuras5
ndice de tablas..6
ndice de anexos....7
Introduccin...8
El gas natural.9
Definicin del gas natural....12
Clasificacin del gas natural respecto a su composicin y propiedades
fisicoqumicas..13
Procesamiento del gas natural.....13
Productos comerciales que se obtienen del gas natural y sus principales usos...14
Gas pobre.....14
LNG.....14
Tipo de procesamientos...16
Procesos para la extraccin de productos comerciales........17
El gas como materia prima de la petroqumica...18
Metano (gas natural)....21
Etano (olefinas ligeras)22
Productos derivados del etileno...23
Naftas aromticas.25
Principales productos...29
Energa vs combustible30
Propiedades de la energa....31
Caractersticas del combustible...32
Combustible como fuente de energa..33
Combustibles slidos...34
Combustibles fluidos...34
Importancia del gas natural como combustible fsil...36
Combustible eficiente..38
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4
Produccin de gas de sntesis..39
Seleccin de la tecnologa para la generacin de gas natural de sntesis....43
Reformado por vapor de agua..43
Oxidacin parcial (POX).45
Reformado autotrmico...47
Reformado por combinacin o por dos etapas....50
Comparacin de cada tecnologa.51
Sntesis del amoniaco..55
Sntesis del metanol.56
Proceso lurgi....58
Reforming ...59
Sntesis.60
Destilacin...60
Proceso ICI..61
Ammonia-casale..61
Topsee..61
Interpretaciones62
Glosario de trminos....79
Referencias bibliogrficas...82
Anexos.83
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5
INDICE DE FIGURAS
pg.
Figura 1. Aporte total en energa primaria segn tipo de energa....9
Figura 2. Etapas del procesamiento del Gas Natural..18
Figura 3. Gas Natural como materia prima de la petroqumica..19
Figura 4. Parafinas Normales.....21
Figura 5. Olefinas...23
Figura 6. Aromticos..25
Figura 7. Diagrama de flujo de una planta de Gasificacin...46
Figura 8. Reformado autotrmico...49
Figura 9. Reformado por Combinacin de dos etapas.51
Figura 10. Diagrama de Flujo del Proceso.54
Figura 11. Esquema para la obtencin del amoniaco.....56
Figura 12. Diagrama de flujo sntesis del metanol.58
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6
INDICE DE TABLAS
pg.
Tabla 1. Componentes del Gas Natural (ENAGAS, 2011)....12
Tabla 2. Composicin porcentual del Gas Natural de acuerdo a su clasificacin
(ENAGAS, 2011)....13
Tabla3. Petroqumicos bsicos y no bsicos...20
Tabla 4. Principales Derivados del Metano....22
Tabla 5. Derivados del etano..24
Tabla 6. Derivados de las Naftas26
Tabla 7. Productos Principales27
Tabla 8. Comparacin de Tecnologas para la generacin de gas de sntesis....52
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INDICE DE ANEXOS
Pg.
Anexo 1. Separador bifsico horizontal.68
Anexo 2. Ubicacin de las refineras en Venezuela...68
Anexo 3. Hidrotratamiento de naftas..69
Anexo 4. Gas de sntesis..69
Anexo 5. Proceso de Lurgi..70
Anexo 6. Combustibles slidos...70
Anexo 7. Ubicacin de los complejos petroqumicos en Venezuela...71
Anexo 8. Proceso de extraccin del gas natural..71
Anexo 9. Estructura del metanol 72
Anexo 10. Productos petroqumicos producidos a partir del gas natural...72
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8
INTRODUCCIN
La historia de la produccin del gas natural en Venezuela tiene sus inicios en
1918. La produccin del mismo ha estado sujeta a la produccin del petrleo. Su uso
est dirigido principalmente al sector petrolero: reinyeccin en el yacimiento como
mtodo de recuperacin secundaria y levantamiento artificial de gas, proceso de
desulfuracin, entre otros. El resto para el consumo, va dirigido al sector no petrolero:
mercado interno como el sector petroqumico, siderrgico, cemento, aluminio,
elctrico, comercial y residencial. Por lo tanto el manejo, tratamiento,
acondicionamiento, transporte, distribucin, comercializacin y mercadeo del gas
natural y sus lquidos son operaciones que han experimentado avances tecnolgicos
significativos en las ltimas cuatro dcadas. En casi todos los pases productores de
petrleo y de gas de los yacimientos petrolferos o de yacimientos gasferos
solamente, el volumen de gas producido representa una substancial contribucin
como fuente de energa, cuya importancia resalta al calcular su equivalencia a barriles
de petrleo. En la actualidad el Gas Natural es, dentro del sector energtico, el
combustible de mayor crecimiento en el mundo por las ventajas que ofrece su uso
industrial, siderrgico, petroqumico, domstico y como fuente generadora de
electricidad. La energa es esencial para lograr el anhelado desarrollo industrial y su
importancia supera, en muchos casos, a la materia prima. No hay sector de nuestra
economa que no pueda ser beneficiado con el gas natural. La agricultura, la minera,
el transporte, la generacin elctrica, la siderurgia, la petroqumica, este ltimo
permite aprovechar al mximo las ventajas del gas natural. A continuacin se
presentara de manera detallada el gas como materia prima de la Petroqumica, la
produccin del gas de sntesis, as como las tecnologas utilizadas para dicha
produccin. Igualmente se diferenciara los trminos energa y combustible y la
sntesis del metanol y el amoniaco, siendo este ltimo un importante material para la
generacin de muchos productos.
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9
EL GAS NATURAL
El gas natural es una fuente de energa primaria de gran importancia en el
escenario energtico mundial. sta ha asumido el mayor avance en las ltimas
dcadas. Actualmente es la segunda fuente de energa de mayor demanda luego del
petrleo, representando la quinta parte del consumo de energa en el mundo.
Muchos lo consideran como el combustible del futuro debido a las ventajas
ambientales y econmicas que ste tiene frente a otros, resultando as de gran inters
su explotacin para muchos pases. De acuerdo a la Agencia Internacional de Energa
o IEA por sus siglas en ingls, el gas natural en el ao 1997 representaba el 22% de la
produccin de energa mundial y para el ao 2020 se estima que represente un 26%.,
tal como se observa en la figura 1.
Figura 1. Aporte total en energa primaria segn tipo de energa.
Fuente: World Energy Outlook 2000, International Energy Agency
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10
DEFINICIN DE GAS NATURAL
El gas se refiere a un fluido homogneo de baja densidad y viscosidad el cual
no tiene volumen definido. El gas natural generalmente es una mezcla gaseosa
incolora e inodora, que tiene presentes compuestos hidrocarburos y no-hidrocarburos.
Los compuestos de hidrocarburos o tambin conocidos como parafnicos, constituyen
por lo general el 90% de la mezcla y estos son: metano (CH), etano (CH), propano
(CH), normal butano (nCH), normal pentano (nCH), iso-pentano (iCH),
hexano (CH) y heptano plus (C).
Los componentes de gases no-hidrocarburos tambin referidos como impurezas, son:
dixido de carbono (CO), sulfuro de hidrgeno (HS), nitrgeno (N), as como
vapor de agua y helio (He) en algunos casos; estos compuestos representan el 10% de
la mezcla.
El gas natural es encontrado en yacimientos donde la temperatura se encuentra por
encima de la temperatura crtica. Existen tres clasificaciones de yacimientos de gas:
Gas Condensado: Se considera que el gas que a condiciones de yacimiento es un
fluido monofsico, pero a determinadas condiciones de presin y temperatura se
convierte en un fluido bifsico (gas y lquido) lo que es conocido como
condensacin retrograda. La temperatura de yacimiento se encuentra entre la
crtica y la cricondentrmica.
Gas Seco: Es aquel en donde tanto a condiciones (presin y temperatura) de
yacimiento como de superficie el hidrocarburo no condensa. Su presin inicial
excede la temperatura cricondentrmica, y el gas se genera debido a un proceso
de expansin.
Gas Hmedo: Este tipo de yacimiento es aquel donde la temperatura de
yacimiento excede la cricondentrmica y el fluido en el yacimiento permanece en
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11
fase gaseosa, sin embargo al producir, la temperatura y la presin de gas
disminuye, lo que hace que el gas entre en una regin bifsica en donde este
condensa en superficie.
Adems de esta clasificacin de yacimientos existe otra, que es la clasificacin segn
su origen:
Yacimiento de Gas Asociado: Es aquel donde el gas se encuentra disuelto en el
petrleo y por lo tanto la produccin de gas est vinculada a la produccin del
petrleo. En este tipo de yacimientos por lo general el gas producido es usado
para la reinyeccin en los pozos, por razones de manejo de volmenes y adems
para mantener las presiones en el yacimiento.
Yacimiento de Gas No Asociado: Es definido como yacimiento de gas libre, o
aquel que posee una porcin de lquidos muy reducida, un ejemplo de esto son los
yacimientos de gas condensado.
En la tabla 1, realizada con informacin suministrada por el Ente Nacional del Gas
(ENAGAS), se observa la composicin del gas y el estado fsico de cada uno de los
componentes, adems de la diferenciacin porcentual de los componentes cuando el
gas es procedente de gas asociado o gas no asociado.
Componentes Nomenclatura Estado Natural Gas No asociado Composicin (%)
Gas Asociado Composicin (%)
Metano CH Gaseoso 55-98 60-80 Etano CH Gaseoso 0,1-20 10-20 Propano CH Gaseoso 0,05-12 5-12 Butano CH Gaseoso 0,01-0,8 2-8 Pentano CH Lquido 0,01-0,8 1-3 Hexano CH Lquido 0,01-0,5 0,01-0,5 Heptano CH Lquido 0,01-0,4 0,01-0,4 Nitrgeno N Gaseoso 0,1-5 0,1-5 Gas Carbnico CO-CO Gaseoso 0,2-30 0,2-30 Sulfuro de HS Gaseoso Trazas-28 Trazas-28
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12
Hidrgeno Hidrgeno H Gaseoso Trazas-24 Trazas-24 Oxgeno O Gaseoso 0,09-30 Trazas Agua HO Gaseoso Trazas Trazas Helio He Gaseoso Trazas-4 Trazas-4
Tabla 1. Componentes del Gas Natural (ENAGAS, 2011)
CLASIFICACIN DEL GAS NATURAL RESPECTO A SU
COMPOSICIN Y PROPIEDADES FISICOQUMICAS
De acuerdo a los componentes que se encuentran presentes en el Gas Natural
recibe una denominacin especfica, que indica de manera cuantitativa la
composicin de la mezcla. Es necesario hacer esta diferenciacin, ya que de acuerdo
a los componentes existentes, el gas puede ocasionar problemas tanto desde el punto
de vista operacional, como de procesamiento y requerir diferentes tratamientos para
su manejo. La clasificacin es la siguiente:
Gas Agrio: Es el que posee altos contenidos de CO y derivados del azufre
(sulfuro de hidrgeno, mercaptanos, sulfuros y disulfuros). Posee ms de 4 ppmv
de HS.
Gas Dulce: Es aquel que posee bajos contenidos de CO y derivados de azufre. Este
se obtiene por procesos de endulzamiento. Posee menos de 4 ppmv de HS.
Gas Hmedo: Gas con un contenido de humedad mayor a 112,11 mg de agua por m
de gas.
Gas Seco: Gas con un contenido de humedad menor a 112,11 mg de agua por m de
gas.
Gas Rico: Gas con un contenido significativo de compuestos ms pesados que el
etano.
Gas Pobre: Contiene pocas cantidades de propano y compuestos ms pesados.
-
13
En la tabla 2 presentada a continuacin se observa la composicin porcentual de etano,
sulfuro de hidrgeno y dixido de carbono, de acuerdo al tipo de gas.
Denominacin Gas Dulce
Seco Gas Acido Seco
Gas Dulce Hmedo
Gas Acido Hmedo
Componentes Gas Asociado Gas No Asociado Etano >10% >10%
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14
PRODUCTOS COMERCIALES QUE SE OBTIENEN DEL GAS
NATURAL Y SUS PRINCIPALES USOS
A continuacin se mencionan los principales productos que se obtienen del
procesamiento del gas natural y los diferentes tipos de usos y sectores de consumo de
cada uno de esos.
Gas Pobre:
Anticongelante
Combustible para vehculos
Desinfectantes
Fertilizantes
Fumigantes
Materia para la fabricacin de textiles
Tintas
LGN:
Este tiene diversos usos como combustible para automvil o autogas, combustible
para refineras y combustible domstico, que se distribuye a travs de bombonas o
redes de distribucin. Los usos en el sector industrial son los siguientes:
Generacin de electricidad (alimentacin de centrales elctricas).
En los hornos de fabricacin de cemento.
Fbricas de vidrio, textiles y alimentos.
Pulpas de papel.
Siderrgica (obtencin de hidrgeno y monxido de carbono requeridos en
procesos de reduccin del hierro).
En el sector de la industria petroqumica el GLP es usado para obtener:
Etano:
-
15
- Cremas y perfumes
- Detergentes
- Filtros y envolturas para cigarros
- Lquidos para frenos y amortiguadores
- Materia para la fabricacin de textiles
- Partes automotrices
- Plstico
- Pinturas y esmaltes
- Resinas
- Tuberas
Gasolina Natural o Nafta:
- Adhesivos y pinturas
- Bolsas
- Cauchos
- Cosmticos
- Elastmeros
- Insecticidas
- Materias para la fabricacin de textiles
- Plsticos
- Poliuretanos
- Productos farmacuticos
- Resinas
Propano:
- Acrlicos
- Partes automotrices
- Pinturas y esmaltes
- Productos sintticos
- Tuberas
Otro de los usos en la industria petrolera del gas es para los procesos de
desulfuracin, es decir, retirar el contenido de azufre en el crudo. Tambin se usa en
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campo para la generacin elctrica de plantas compresoras, refineras y otras
instalaciones de la industria. Como se puede observar el Gas Natural tiene mltiples
usos, compitiendo con otras formas de generacin de energa, ya que posee una serie
de ventajas como la baja contaminacin ambiental; un barril de petrleo equivalente
de gas produce 87 Kg de CO, un barril de petrleo produce 104 Kg de CO y uno de
carbn 157 kg de CO, lo que lo hace una forma de energa ms limpia que el
petrleo y el carbn.
El procesamiento del gas adems de la finalidad de obtencin de productos de
valor comercial como los mencionados anteriormente, tiene la finalidad de eliminar
impurezas contenidas en el Gas Natural como los slidos, gases cidos, agua, y el
HS, ya que son corrosivos y pueden ser altamente contaminantes. Los estndares de
calidad del gas los rigen las empresas ambientales, distribucin, almacenamiento,
transporte y re-inyeccin, en donde debera entrar a ejercer su funcin un ente
regulador para que estos estn satisfechos. Uno de los problemas que ocasiona el
contenido de agua y HS, es la precipitacin de slidos y la formacin de hidratos.
TIPOS DE PROCESAMIENTO
Existen dos tipos de procesamiento, el que se realiza directamente en campo y el
que se realiza para la extraccin de los productos comerciales. Del procesamiento
realizado en campo, es decir, directamente despus de la extraccin del gas, existen
las siguientes etapas:
Separacin: Se refiere al proceso en donde se somete el gas a los procesos de
separacin de lquidos (petrleo, condensado y agua) en recipientes metlicos a
presin llamados separadores, segn PDVSA, 2005.
-
17
Endulzamiento: En este proceso va dirigido hacia la remocin del HS y el
dixido de carbono del Gas Natural.
Deshidratacin: Consiste en la remocin de agua del gas.
Control del punto de roco: Este proceso consiste en regular las condiciones de
presin y temperatura del gas, para evitar la condensacin de hidrocarburos.
PROCESOS PARA LA EXTRACCIN DE PRODUCTOS COMERCIALES
Plantas criognicas: Su funcin es recobrar los lquidos, disminuyendo la
temperatura del gas a temperaturas criognicas que se encuentran entre -100 a -
150F.
Plantas de fraccionamiento: Es el proceso mediante el cual se trata la mezcla
lquida que se obtiene del proceso de criogenizacin, para extraer productos ms
puros como el etano, propano y la nafta.
En la figura 2, elaborada con informacin de Petrleos Mexicanos (PEMEX), se
muestran las diferentes etapas del procesamiento del Gas Natural, inicialmente se
observa la fuente del gas natural, si es extrado de yacimientos de gas asociado o no
asociado y prosiguen cinco etapas; la primera etapa se basa en el proceso de
separacin, en la cual los productos son gas agrio y petrleo de los yacimientos
procedentes de gas asociado y gas agrio de los yacimientos de gas no asociados. La
segunda etapa consta de los procesos de endulzamiento, separacin de agua y gases
cidos (HS y CO). La tercera etapa es el proceso de recuperacin de azufre a travs
de reacciones trmicas y catalticas, el azufre que se obtiene de este proceso es
comercializado en el mercado. La cuarta etapa es el proceso de recuperacin de
productos licuables y la separacin de hidrocarburos lquidos mediante procesos
criognicos, donde se obtiene el gas pobre (gas metano), que es uno de los productos
para la venta. Finalmente, la quinta etapa es el fraccionamiento de los hidrocarburos,
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18
de estos se obtiene los productos para la comercializacin (el etileno, propileno y
gasolina natural o naftas).
Figura 2. Etapas del procesamiento del Gas Natural
Fuente: Petrleos Mexicanos (PEMEX)
EL GAS COMO MATERIA PRIMA DE LA PETROQUMICA
El gas seco, hmedo o condensado, a travs de tratamientos adecuados, sirve
de insumo para la refinacin y petroqumica, donde por medio de plantas
especialmente diseadas se hacen recombinaciones de las molculas de los
hidrocarburos para obtener materia prima semielaborada para una cadena de otros
procesos o productos finales para los mercados.
El gas natural separado del petrleo (gas asociado) y el gas libre (no asociado)
procedente de yacimientos de gas, solo es tratado y acondicionado para obtener gas
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seco de ciertas especificaciones: metano, que se despacha por gasoducto y red de
distribucin a ciudades y centros industriales donde se utiliza como combustible.
El gas, sujeto a procesos y tratamiento adecuados y separados en metano, etano,
propano y butano, puede ir finalmente a las plantas petroqumicas para ser convertido
ulteriormente en una variedad de productos semielaborados o finales. De igual
manera puede ser enviado a las refineras, donde sus molculas son desintegradas
trmicamente y, con extracciones adicionales derivadas de los crudos all refinados,
son enviadas a las plantas petroqumicas.
A su vez, las plantas petroqumicas pueden enviar productos a las refineras. En la
Figura 3. Se ve que adems de ser utilizado en las propias operaciones de los
yacimientos que lo producen y en las instalaciones de campo, el gas natural asociado
con el petrleo y el libre son materias primas importantes para las refineras y la
industria petroqumica
Figura 3. Gas Natural como materia prima de la petroqumica.
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La funcin de la industria petroqumica, es transformar el gas natural y algunos
derivados del petrleo en materias primas, las cuales representan la base de diversas
cadenas productivas.
Las principales cadenas petroqumicas son:
1. Metano. (Gas natural)
2. Etano (olefinas ligeras)
3. Naftas (aromticos)
La industria petroqumica es una plataforma fundamental para el crecimiento
y desarrollo de importantes cadenas industriales como son la textil y del vestido; la
automotriz y del transporte; la electrnica; la de construccin; la de los plsticos; la
de los alimentos; la de los fertilizantes; la farmacutica y la qumica, entre otras.
Dado el valor que tiene esta industria como primer eslabn de importantes cadenas
productivas como se observa en la tabla 3, es imprescindible que se fortalezca y
pueda as abastecer oportunamente a la industria nacional con los insumos que sta
requiere.
Tabla3. Petroqumicos bsicos y no bsicos
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21
Metano (Gas Natural)
El metano es el elemento constitutivo del gas natural, y que se contrapone a
los gases artificiales empleados como combustibles. Este contiene elementos
orgnicos importantes como materias primas para la industria petrolera y qumica. Su
capacidad para combinarse con otros compuestos hidrocarbonados arroja como
resultado el hecho de que buena parte del volumen de produccin del gas natural se
licue en gasolina o sea tratado para formar gas licuado de petrleo (GLP). No produce
mugre ni holln, por lo tanto los equipos de manejo no necesitan mantenimiento
especial. Puede manejarse a presiones deseadas por ser volumtricamente susceptible
a la compresin o expansin dependiendo de la temperatura. Por estas cualidades, de
l se derivan una cantidad de productos mencionados en la tabla 4. Y en la figura 4.
Se pueden ver los diferentes elementos parafinados.
Figura 4. Parafinas Normales
Fuente:https://www.google.co.ve/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=
&cad=rja&uact=8&docid=n0ebp513aeor6m&tbnid=7oyumt6fkkbtpm:&ved=0cauqjr
w&url=http%3a%2f%2ftuamigoelpetroleo.blogspot.com%2f&ei=_bwbu6wpioznsqs2
mikicw&bvm=bv.67720277,d.aww&psig=afqjcneomozbpe8fqq1urujxwdaktakiuq&u
st=1401055097985036.
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22
Tabla 4. Principales Derivados del Metano.
Fuente: http://www.energia.gob.mx/webSener/res/86/Petroquimica_final.pdf
ETANO (OLEFINAS LIGERAS)
Se obtiene de los lquidos del gas natural, de las naftas, de los gasleos y del
metano. La preferencia de una de estas fuentes depende de las posibilidades y
confiabilidad del suministro y del precio en la tabla 5 se observa sus derivados.
De los derivados del etileno se confeccionan diariamente una casi inagotable serie de
artculos que se utilizan en todas las actividades de la vida moderna. Esta
prodigiosidad del etileno ayuda a conservar muchos otros recursos minerales y
-
23
vegetales que antes constituan las fuentes principales para la obtencin de esos
artculos. Adems, tanto la abundancia del gas y de los derivados del petrleo como
la tecnologa moderna de la manufactura de plsticos y otros artculos a partir del
etileno, han permitido que los precios de todos esos artculos sean ms asequibles a la
totalidad de la poblacin mundial.
Las olefinas o tambin llamados alquenos son hidrocarburos insaturados que tienen
un doble enlace y tiene enlaces sigma y pi tal como se ilustra en la figura 5.
Figura 5. Olefinas
fuente:https://www.google.co.ve/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=twgdyagaadntim&tbnid=ge_matpwkr90sm:&ved=0cauqjrw&url=http%3a%2f%2fwww.imp.mx%2fpetroleo%2f%3fimp%3dcomp&ei=brebu7lyce_gsasezyloba&bvm=bv.67720277,d.aww&psig=afqjcng1xyxpejzvf0fnrxtdibjv0ny
b0a&ust=1401055362639137
PRODUCTOS DERIVADOS DEL ETILENO
El etileno (C2H4) es una olefina que sirve como materia prima para obtener
una enorme variedad de productos petroqumicos. La doble ligadura olefnica que
contiene la molcula nos permite introducir dentro de la misma muchos tipos de
heterotomos como el oxgeno para hacer xido de etileno, el cloro que nos
proporciona el dicloroetano, el agua para darnos etanol, entre otros. Asimismo
-
24
permite unir otros hidrocarburos como el benceno para dar etilbenceno, y otras
olefinas tiles en la obtencin de polmeros y copolmeros del etileno.
Tabla 5. Derivados del etano
Fuente: El Pozo Ilustrado (1988)
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25
NAFTAS (AROMTICOS)
El benceno se obtiene a partir de las reformadoras de nafta, de la
desintegracin trmica con vapor de agua de la gasolina, de las plantas de etileno y
por desalquilacin del tolueno en la figura 6 se tienen algunos compuestos
aromticos.
Figura 6. Aromticos
Fuente:https://www.google.co.ve/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=TwgdyAGaAdNTiM&tbnid=HgUyN1nK2OOsGM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.imp.mx%2Fpetroleo%2F%3Fimp%3Dcomp&ei=6ReBU5HyHPTHsAT64YGgDA&bvm=bv.67720277,d.aWw&psig=AFQjC
NFVckA2smdpaLps6mUQvmzQTWTpAQ&ust=1401055590428911
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Tabla 6. Derivados de las Naftas.
Fuente: El Pozo Ilustrado (1988)
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27
PRINCIPALES PRODUCTOS
A continuacin se presenta una Tabla 7. Que muestra los diferentes productos derivados de las cadenas petroqumicas.
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Tabla 7. Productos Principales
Fuente: http://www.energia.gob.mx/webSener/res/86/Petroquimica_final.pdf
ENERGA VS COMBUSTIBLE
Antes de analizar y comparar los trminos de energa y combustible es
importante conocer sus definiciones. Primero, se define a la energa como la
capacidad de realizar trabajos, fuerzas, movimientos; no podemos verla, solo
descubrimos sus efectos. Es lo que permite que suceda casi todo en el universo: La
vida, una luz, una corriente elctrica, la carrera de un auto, una llama, un ruido o el
viento. La ley de la conservacin de la energa dice que esta no se pierde sino que se
transforma, no se puede crear ni destruir, y cuando creemos que desaparece solo se ha
convertido en otra forma de energa. Es relevante hacer notar, sin embargo, que el
-
31
concepto energa es relativamente reciente. Los primeros intentos de definir una
magnitud similar a la energa, estara regida por una ley de conservacin.
PROPIEDADES DE LA ENERGA
Entre las principales propiedades del concepto de energa, conviene destacar
las siguientes:
La energa es una magnitud escalar. No est asociada a ninguna direccin.
La energa es una magnitud fsica que caracteriza un cierto estado de un cuerpo o
de un campo. Diremos que tal o cual cuerpo posee o tiene tanta energa, o que este
campo elctrico o gravitatorio almacena tanta cantidad de energa o que aquella onda
transporta tanta energa. En este sentido se parece al concepto de masa. A diferencia
de la masa, sin embargo, la cantidad de energa que posee un cuerpo puede variar con
mucha facilidad.
La energa se puede presentar en una gran variedad de formas. Es decir, existe un
gran nmero de tipos de energa: energa mecnica, energa elctrica, energa
qumica, energa atmica, energa nuclear, energa luminosa, energa acstica, entre
otros.
La energa se puede transformar de un tipo en otro. De hecho, son precisamente las
transformaciones de energa los procesos ms dignos de estudio y de mayor
importancia prctica.
La energa se puede transferir de un cuerpo a otro: es decir, un cuerpo puede ceder
parte de su energa a otro cuerpo.
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En todas las transformaciones de energa de un tipo a otro y en todas las
transferencias de energa de un cuerpo a otro, la energa total se conserva. Esta es la
propiedad ms importante de la energa.
Ya aclarado el concepto de energa se procede ahora a definir el trmino
Combustible.
El Combustible se define como cualquier material capaz de liberar energa
cuando se oxida de forma violenta con desprendimiento de calor, es decir, supone la
liberacin de una energa de su forma potencial (energa de enlace) a una forma
utilizable sea directamente (energa trmica) o energa mecnica (motores trmicos)
dejando como residuo calor (energa trmica), dixido de carbono y algn otro
compuesto qumico.
CARACTERSTICAS DEL COMBUSTIBLE
La principal caracterstica de un combustible es el calor desprendido por la
combustin completa una unidad de masa (kilogramo) de combustible,
llamado poder calorfico, se mide en joules por kilogramo, en el sistema
internacional.
Otra caracterstica de los combustibles, en ciertos casos muy importantes, es la
llamada temperatura de ignicin, o temperatura a la que se desencadena la
reaccin de combustin.
Ya aclarado los dos conceptos se puede decir que tanto la energa como el
combustible son trminos diferentes pero que estn estrechamente relacionados. Ya
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que a partir del combustible podemos obtener la energa. Es decir, el combustible es
una fuente de energa, sea que la energa es aquello por lo cual pagamos cuando
compramos combustible.
Por ejemplo cuando compramos gasolina, carbn o lea, lo que nos interesa, y lo
que realmente pagamos, no son los productos que quedan despus de la combustin
(dixido de carbono, agua, cenizas, entre otros) sino algo muy diferente, algo que
usamos para hacer funcionar el automvil, para hacer andar un tren, entre otros. Ese
algo es energa. Otro combustible de particular inters son los alimentos. Ingerimos
alimentos para obtener la energa que stos pueden proporcionarnos. Energa que
necesitamos para movernos, para trabajar y estudiar.
Podemos decir que la energa solar es el origen de todas las dems, ya que el
viento, la lluvia, los alimentos, los combustibles, entre otros, no existiran sin la
energa que recibimos del Sol.
COMBUSTIBLE COMO FUENTE DE ENERGA
Una fuente de energa es un recurso natural, as como la tecnologa asociada
para explotarla y hacer un uso industrial y econmico del mismo. La energa en s
misma nunca es un bien para el consumo final sino un bien intermedio para satisfacer
otras necesidades en la produccin de bienes y servicios.
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Las fuentes de energa son elaboraciones naturales ms o menos complejas de
las que el ser humano puede extraer energa para realizar un determinado trabajo u
obtener alguna utilidad. Por ejemplo el viento, el agua, el sol, entre otros.
Existen varios tipos de combustibles, estn los:
Combustibles slidos: se incluyen el carbn, la madera y la turba. El carbn se
quema en calderas para calentar agua que puede vaporizarse para mover mquinas
a vapor o directamente para producir calor utilizable en usos trmicos
(calefaccin).
Combustibles fluidos: se encuentran los lquidos como el gasleo, el queroseno
o la gasolina (o nafta) y los gaseosos, como el gas natural o los gases licuados de
petrleo (GLP), representados por el propano y el butano. Las gasolinas, gasleos
y hasta los gases, se utilizan para motores de combustin interna. El petrleo en
mucha ocasiones aparecen a grandes bolsas de gas natural que an no se ha
disuelto en el petrleo. Recin trado del yacimiento, el petrleo crudo no tiene
aplicacin comercial, por lo que es necesario someterlo a un proceso de
destilacin fraccionada en refineras, para sepa en distintas partes en funcin de su
punto de ebullicin.
El gas natural es una de las varias e importantes fuentes de energa no renovables
formada por una mezcla de gases ligeros que se encuentra en yacimientos de petrleo,
disuelto o asociado con el petrleo. Aunque su composicin vara en funcin del
yacimiento del que se saca, est compuesto principalmente por metano en cantidades
que comnmente pueden superar el 90 o 95 % , y suele contener otros gases como
nitrgeno, cido sulfhdrico, helio y mercaptanos. Como fuentes adicionales de este
recurso natural, se estn investigando los yacimientos de hidratos de metano que,
segn estimaciones, pueden suponer una reserva energtica muy superiores a las
actuales de gas natural.
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Puede obtenerse tambin con procesos de descomposicin de restos orgnicos
(basuras, vegetales - gas de pantanos) en las plantas de tratamiento de estos restos
(depuradoras de aguas residuales urbanas, plantas de procesado de basuras, de
desechos orgnicos animales, entre otros). El gas obtenido as se llama biogs.
Algunos de los gases que forman parte del gas natural cuando es extrado se
separan de la mezcla porque no tienen capacidad energtica (nitrgeno o CO2) o
porque pueden depositarse en las tuberas usadas para su distribucin debido a su alto
punto de ebullicin. Si el gas fuese criognicamente licuado para su almacenamiento,
el dixido de carbono (CO2) solidificara interfiriendo con el proceso criognico. El
CO2 puede ser determinado por los procedimientos ASTM D 1137 o ASTM D 1945.
El propano, butano e hidrocarburos ms pesados en comparacin con el gas
natural son extrados, puesto que su presencia puede causar accidentes durante la
combustin del gas natural. El vapor de agua tambin se elimina por estos motivos y
porque a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente y presiones altas forma
hidratos de metano que pueden obstruir los gasoductos. Los compuestos de azufre
son eliminados hasta niveles muy bajos para evitar corrosin y olores perniciosos, as
como para reducir las emisiones de compuestos causantes de lluvia cida. La
deteccin y la medicin de H2S se pueden realizar con los mtodos ASTM D2385 o
ASTM D 2725
.
Para uso domstico, al igual que al butano, se le aaden trazas de compuestos
de la familia de los mercaptanos entre ellos el metil-mercaptano, para que sea fcil
detectar una fuga de gas y evitar su ignicin espontnea.
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IMPORTANCIA DEL GAS NATURAL COMO COMBUSTIBLE
FSIL
Entre las alternativas energticas, el gas natural es reconocido como una
energa noble por su eficiencia, limpieza y precios competitivos. Es el combustible
que menos contamina, calienta con rapidez y no necesita almacenaje previo, por lo
que proporciona un elevado grado de confort en los hogares.
En la industria, la calidad de su llama, regular y sin impurezas, permite
numerosas aplicaciones. Su combustin hace posible una mejor regulacin de la
temperatura en las cmaras de combustin de una extensa gama de equipos, as como
su aplicacin directa en el tratamiento de mltiples productos. Por su alto contenido
en hidrgeno, el gas natural es la materia prima ms utilizada en la produccin de
amoniaco para fertilizantes, as como en otras aplicaciones petroqumicas.
Como combustible es utilizado en la totalidad de los sectores industriales que
demandan energa trmica. Las aplicaciones industriales ms destacadas son la
generacin de vapor, coccin de productos cermicos, alimentarios, tratamientos
trmicos, procesos de secado directo, sistema de calefaccin, generacin electrnica y
hornos de fusin. La composicin qumica del gas natural es la razn de su amplia
aceptacin como el ms limpio de los combustibles fsiles. En efecto, la mayor
relacin hidrgeno/carbono en la composicin del gas natural, en comparacin con la
de otros combustibles fsiles, hace que en su combustin se emita menos CO2 por
unidad de energa producida.
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La combustin del gas natural, compuesto principalmente por metano (CH4), produce
un 25% menos de CO2 que los productos petrolferos y un 40% menos de CO2 que la
combustin del carbn por unidad de energa producida. Se atribuye al CO2 el 65%
de la influencia de la actividad humana en el efecto invernadero, y al CH4 el 19% de
dicha influencia.
La mayor parte del CO2 emitido (75% - 90%) es producido por la combustin
de combustibles fsiles. Sin embargo, las emisiones de metano son producidas en su
mayora por la ganadera y la agricultura, los vertederos, las aguas residuales, y las
actividades relacionadas con los combustibles fsiles. A las empresas que distribuyen
gas natural les corresponde menos del 10% de las emisiones de metano a la
atmsfera, cifra que cada ao se va reduciendo por las medidas que han adoptado las
empresas como renovacin de tuberas antiguas, recuperacin de venteos de gas,
entre otros. De este modo, el gas natural es el combustible fsil que emite menos
CO2 por unidad de energa producida. Por tratarse de un gas, su mezcla con aire y
posterior combustin es ms fcil que con otros combustibles fsiles y la ausencia de
partculas y compuestos corrosivos de azufre, facilitan la recuperacin del calor
residual y, por tanto, las eficacias de su utilizacin. Adems, las reservas de gas
natural son abundantes, y su transporte y distribucin mediante tuberas enterradas
hacen que su impacto sobre el paisaje sea mnimo.
Por su rendimiento y baja emisin de contaminantes, el gas natural es
especialmente apropiado para la generacin de electricidad y cogeneracin, uso de
calderas y hornos industriales, automocin, climatizacin y otros usos en los sectores
comercial y domstico.
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Su rendimiento energtico es elevado lo que permite una mayor produccin de
energa con menor cantidad de combustible.
Por otra parte, es importante destacar la relacin que existe entre la energa
requerida para extraer y procesar una fuente energtica y la energa que al final se
obtiene de ella, de sta relacin surge la energa neta. A mayor consumo de energa
en los procesos que permitirn aprovechar esta fuente energtica, menor ser la
energa neta proporcionada por esa fuente a los distintos sectores de consumo; pero
adems el costo y la contaminacin sern mayores. La energa neta del gas natural es
mucho mayor que la gran mayora de las otras fuentes energticas primarias en el
mundo, incluyendo el petrleo, y es mucho ms amigable con el ambiente. Por lo que
se recomienda hacer una evaluacin desde una perspectiva ambiental del desarrollo
de fuentes de energa sustentables localizadas en Venezuela.
COMBUSTIBLE EFICIENTE
Como combustible, ofrece ventajas que sobrepasan las caractersticas,
disponibilidad, eficiencia y manejo de otros combustibles y lquidos.
Es limpio. No produce holln ni mugre. Por lo tanto, los equipos en que se usa como
combustible no requieren mantenimiento especial.
Puede manejarse a presiones deseadas de entrega en los sitios de consumo.
Su poder calorfico y combustin son altamente satisfactorios.
Volumtricamente es susceptible a la compresin o expansin, en funcin a la
relacin presin-temperatura que se le desee imponer.
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Puede ser transportado por sistemas de tuberas madres, troncales y ramales,
especialmente diseadas, que permiten mantener rangos de volmenes a presiones
deseadas
Su entrega a clientes puede ser continua y directa a los artefactos donde debe
consumirse, utilizando controles y reguladores, sin requerimientos de almacenaje en
sitio o preocupacin por volmenes almacenados en el hogar, la oficina, el taller, la
planta o fbrica.
La reversibilidad gas-lquido-gas lo hace apto para el envasado en pequeos y
seguros recipientes, fciles de manejar, transportar e instalar para suplir combustibles
en sitios no servidos por red de tuberas de distribucin.
El gas licuado puede tambin transportarse en barcos, desde reas remotas de
produccin y procesamiento a grandes terminales de almacenamiento que surten a
industrias y a miles de clientes particulares.
Por su eficiencia y poder calrico, su costo por volumen es muy econmico.
Las caractersticas de funcionamiento limpio y eficiente, su rendimiento y precio
econmico han logrado que cada da se expanda el mercado de Gas Natural para
Vehculos (GNV). Se ha comprobado que como combustible el gas metano es muchsimo
menos contaminante del ambiente que otros, como la gasolina y el Disel
PRODUCCIN DE GAS DE SNTESIS
Las principales cadenas petroqumicas son las del gas natural, las olefinas
ligeras (etileno, propileno y butenos) y la de los aromticos. La cadena del gas natural
se inicia con el proceso de reformacin con vapor por medio del cual el metano
reacciona catalticamente con agua para producir el llamado gas de sntesis, que
consiste en una mezcla de hidrgeno y xidos de carbono. El descubrimiento de este
proceso permiti la produccin a gran escala de hidrgeno, haciendo factible la
produccin posterior de amonaco por su reaccin con nitrgeno, separado del aire.
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El amonaco es la base en la produccin de fertilizantes. 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 Agua CO + CO2 + H2
Sin 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 + Agua CO + CO2 + H2
Carbn + Agua CO + CO2 + H2
En 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.
Tambin a partir de los componentes del gas de sntesis se produce metanol,
materia prima en la produccin de metil-terbutil-ter y teramil-metil-ter,
componentes de la gasolina; otra aplicacin es su uso como solvente en la industria
de pinturas.
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La cadena del etileno se inicia a partir del etano recuperado del gas natural en las
plantas criognicas, el cual se somete a un proceso de descomposicin trmica para
producir etileno principalmente, aunque tambin se forma hidrgeno, propano,
propileno, butano, butilenos, butadieno y gasolina piroltica. Del etileno se producen
un gran nmero de derivados, como las diferentes clases de polietilenos cuyas
caractersticas dependen del proceso de polimerizacin; su aplicacin se encuentra en
la produccin de plsticos, recubrimientos, moldes, entre otros.
Por otro lado, el etileno puede reaccionar con cloro para producir dicloroetano
y posteriormente monmero de cloruro de vinilo, un componente fundamental en la
industria del plstico, y otros componentes clorados de uso industrial. La oxidacin
del etileno produce xido de etileno y glicoles, componentes bsicos para la
produccin de polister, as como de otros componentes de gran importancia para la
industria qumica, incluyendo las resinas PET (poli etiln tereftalato), actualmente
usadas en la fabricacin de botellas para refresco, medicinas, etc. El monmero de
estireno, componente fundamental de la industria del plstico y el hule sinttico, se
produce tambin a partir del etileno, cuando ste se somete, primero a su reaccin
con benceno para producir etilbenceno y despus a la deshidrogenacin de este
compuesto. El acetaldehdo, componente bsico en la produccin de cido actico y
otros productos qumicos, tambin se produce a partir del etileno.
Otra olefina ligera, el propileno, que se produce ya sea por deshidrogenacin
del propano contenido en el gas LP, como subproducto en las plantas de etileno o en
las plantas de descomposicin cataltica fluida FCC de refineras, es la base para la
produccin de polipropileno a travs de plantas de polimerizacin. Otro producto
derivado del propileno y del amonaco es el acrilonitrilo, de importancia fundamental
en la industria de las fibras sintticas.
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Del propileno se puede producir alcohol isoproplico de gran aplicacin en la
industria de solventes y pinturas, as como el xido de propileno; otros derivados del
propileno son el cido acrlico, la acrolena, compuestos importantes en la industria
del plstico.
Como derivado de la deshidrogenacin de los butenos o bien como
subproducto del proceso de fabricacin del etileno, se obtiene el 1,3 butadieno, que
es una materia prima fundamental en la industria de los elastmeros, llantas para toda
clase de vehculos, juntas, sellos, etc. Una cadena fundamental en la industria
petroqumica se basa en los aromticos (benceno, tolueno y xilenos). La nafta virgen
obtenida del petrleo crudo contiene parafinas, naftnicos y aromticos en el
intervalo de 6 a 9 tomos de carbono. Esta fraccin del petrleo, despus de un
hidrotratamiento para eliminar compuestos de azufre, se somete al proceso de
Reformacin BTX, el cual promueve fundamentalmente las reacciones de ciclizacin
de parafinas y de deshidrogenacin de naftnicos, con lo cual se obtiene una mezcla
de hidrocarburos rica en aromticos. Estos componentes se separan, primero del
resto de los hidrocarburos a travs de un proceso de extraccin con solvente, y
despus entre ellos, por medio de diversos esquemas de separacin. En procesos
ulteriores se ajusta la proporcin relativa de los aromticos a la demanda del
mercado, por ejemplo, convirtiendo tolueno en benceno por hidrodealquilacin, o
bien en la isomerizacin de xilenos, para aumentar la produccin de orto-xileno.
Otro proceso fundamental es la desproporcionalizacin de los aromticos
pesados para incrementar la produccin de benceno, tolueno y xilenos. Una vez
separados los aromticos, se inicia la cadena petroqumica de cada uno de ellos. El
benceno es la base de produccin de ciclohexano y de la industria del nylon, as
como del cumeno para la produccin industrial de acetona y fenol; el tolueno
participa de una forma importante en la industria de los solventes, explosivos y en la
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elaboracin de poliuretanos. Los xilenos son el inicio de diversas cadenas
petroqumicas, principalmente la de las fibras sintticas.
SELECCIN DE LA TECNOLOGA PARA GENERACIN DEL GAS DE SNTESIS.
La eleccin de la tecnologa de Reformado influir en la eficiencia trmica de
la planta y en el costo (instalacin) del reformador, planta de O2 (si es necesaria) y la
seccin de Fischer Tropsch. Uno de los desafos ms grandes es la optimizacin de
la energa de integracin entre las secciones de generacin y conversin de Syngas.
Para convertir el gas natural (en su mayora CH4) a Syngas (una mezcla de H2 y CO),
se debe tener en cuenta las siguientes tecnologas de reformado.
1. REFORMADO POR VAPOR DE AGUA
El reformado con vapor es un mtodo para la obtencin de hidrgeno a partir de
hidrocarburos, y en particular gas natural. Este proceso requiere de una gran cantidad
de energa para realizar el reformado y en el caso de algunos combustibles, se
necesita una remocin de contenidos de azufre y otras impurezas. Este proceso
consiste en exponer al gas natural, de alto contenido de metano, con vapor de agua a
alta temperatura y moderada presin. Se obtienen como resultado de la reaccin
qumica hidrgeno y dixido de carbono, y dependiendo la mezcla reformada,
tambin monxido de carbono, este proceso tiene un rendimiento de 65%, y en el
caso de que el gas natural contenga azufre, este debe ser eliminado mediante la
desulfuracin. El proceso se lleva a cabo mediante dos reacciones, la primera es la
reaccin de Water Gas Shift entre el agua y el metano:
CH4 + 2 H2O 4 H2 + CO2
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Esta primera reaccin de reformado tiene lugar entre 800900 C a una presin de
25bar, obtenindose un gas rico en dixido de carbono e hidrgeno y, en menor
cantidad, monxido de carbono. Se elimina primeramente el monxido por medio de
las reacciones de cambio de alta a baja temperatura a 400 y 200 C respectivamente y
se produce una mezcla gaseosa de H2, CO2, H2O y un poco de CO y CH4. Despus
de esta etapa se realiza una ltima purificacin, mediante el proceso Pressure Swing
Adsorption (PSA), el cual permite obtener hidrgeno puro al 99.99%, cuyo contenido
energtico es mayor que del gas natural del cual precede.
Una de sus principales ventajas es la no utilizacin de una planta de O2. Sin
embargo puesto que estos reformadores son ms costosos que los POX y
reformadores autotrmicos, existe un tamao mnimo de planta sobre el cual la
economa de escala de una planta criognica de O2 en combinacin con un POX
reformador autotrmico es ms barato que el reformador por vapor de agua:
Otras desventajas de este tipo de reformadores son:
Una relacin de Syngas H2 / CO > 4, que se considera muy alta en comparacin
a la ptima requerida en la seccin de F-T.
Conversin de CH4
baja debido a la operacin a mxima temperatura.
Velocidad de consumo de agua muy alta.
Recirculando el CO2 y removiendo el exceso de H2 a travs de membranas puede
ser disminuida la relacin H2
/ CO a niveles ms aceptables en la seccin de F-T.
Debido a que la conversin de CH4
es funcin de la presin de operacin, se debe
disminuir esta para permitir el incremento de dicha conversin. Debido a los costos
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relacionados con estas etapas, el uso de reformadores de vapor ser ms apropiado
cuando se tengan las siguientes condiciones:
Planta de GTL relativamente pequea con una capacidad relativamente menor a
10000 bpd.
El exceso de h2 puede ser utilizado para la produccin de metanol o amoniaco
cuando el gas natural contiene elevado grado de CO2.
Cuando las cantidades de agua pueden ser obtenidas a bajo costo.
2. OXIDACIN PARCIAL (POX)
Las plantas de oxidacin parcial se utilizan para formar hidrgeno, monxido de
carbono, dixido de carbono y agua a partir de los residuos (hidrocarburos altamente
viscosos, lquidos) del proceso de refinado. Los productos pueden utilizarse como gas
de sntesis, gas combustible o alimentadores para la recuperacin del oxgeno Figura
7. Un suministro de oxgeno individualizado para la oxidacin parcial (POX) ofrece
los siguientes beneficios:
Una reutilizacin de los residuos ms limpia y eficaz
Una base econmica ms amplia en la refinera
Mayor flexibilidad a travs de una gama de productos ms amplia
Manipulacin de compuestos de alimentacin refinados con largo alcance.
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Figura 7. Diagrama de flujo de una planta de Gasificacin
Fuente: gas-de-sntesis-refinacin-del-gas-PDF.
La combustin parcial no cataltica del CH4 produce Syngas con una relacin
H2 / CO < 2, la cual se considera cercana a la ptima requerida por la seccin de F-T.
Esta relacin baja resulta de poca cantidad de vapor que es utilizado en el proceso
Debido a la ausencia de catalizador, el reformador opera a T>1400 C. Estas
temperaturas altas y la falta de catalizadores otorgan las siguientes desventajas a estos
reformadores con relacin a los autotrmicos:
Formacin de holln (carbonilo) y altos niveles de amoniaco y HCN (cido
cianhdrico) para los cuales se utilizar un scruber (absorbedor) para limpiar el
gas.
Altos consumos de O2
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Debido a la ausencia de la reaccin gas-agua, el CH4 no convertido como el
producido por las reacciones de F-T, no pueden ser recirculadas al reformador sin
CO2
del gas de colas de eliminar el f-t
Dependiendo de la energa necesaria en la planta, el Syngas del reformador puede ser
enfriado con agua o por la produccin de vapor en un intercambiador de calor.
3. REFORMADO AUTOTRMICO
El reformado autotrmico es una combinacin de la oxidacin parcial (POX) y la
de reformado por vapor (SR). La temperatura se regula usando el calor que genera la
combustin como fuente de energa en la reaccin de reformado con vapor de agua.
CnHm + H2O+ n/2 O2 n CO + m/2 H2
En el reformado autotrmico, el hidrocarburo reacciona con el vapor de agua
y con el aire para producir un gas rico en hidrgeno. Las reacciones de reformado por
vapor (SR) y de oxidacin parcial (POX), tienen lugar de forma conjunta. Con la
correcta combinacin de alimentacin de entrada (fuel, aire y vapor), el calor de
reaccin de la oxidacin parcial es suficiente para que se d la reaccin de reformado
por vapor.
Como ocurre en los otros mtodos de reformado, se hace necesario un reactor
WGS y una etapa de purificacin de la corriente de hidrgeno para eliminar los
xidos de carbono (CO).
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Los reformadores autotrmicos tpicos emplean un lecho catalizador de metales
nobles y operan en un rango de temperaturas que oscila entre 800C y los 1300C.
Comparndolos con los reformadores por vapor, la ventaja de operar a tan elevadas
temperaturas hace que los sulfuros del fuel no sean tan venenosos para el catalizador.
Aun as, debido al elevado contenido en azufre del queroseno (400-600 ppm) la
desulfuracin previa del combustible sigue siendo necesaria ya que no existe ningn
catalizador para este mtodo capaz de soportar estos niveles de contaminacin sin
envenenarse. Otra ventaja de este mtodo de obtencin es que los tiempos de
respuesta son menores que los del reformado por vapor.
Los inconvenientes que presenta este mtodo tienen que ver, el primero de
ellos, con el tamao de todo el equipo en conjunto. Al llevar asociado un sistema de
recuperacin del calor, el equipo es muy grande y costoso. Por otra parte, es difcil
vaporizar la alimentacin si es de hidrocarburos pesado, y que pase de forma
uniforme sobre todo el lecho catalizador.
Este mtodo presenta la ventaja de que al no ser necesario un aporte de calor
al sistema el coste de funcionamiento y operacin se reduce considerablemente frente
a los otros sistemas de reformado.
Aun as, el reformado autotrmico es una de las tecnologas que ms se estn
estudiando en los ltimos tiempos para la produccin in situ de hidrgeno para
aplicaciones mviles, puesto que combina las ventajas e inconvenientes del
reformado con vapor y la oxidacin parcial.
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Figura 8. Reformado autotrmico.
Fuente: http://combustibles-alternativos.weebly.com/gas-de-siacutentesis.html
A diferencia del reformador por oxidacin parcial, el autotrmico utiliza un
catalizador para reformar el gas natural a Syngas en presencia de vapor y O2.
Debido a las condiciones de operacin (Tsal.= 1000C aprox.) y el uso de
vapor (relacin vapor / carbn (S / C) normalmente ms de 1.3), el Syngas est libre
de holln y posee una porcin mnima de amoniaco y HCN. Sin embargo para una
relacin S/C = 1.3, se tendr una razn H2 / CO = 2.5 aprox. La cual es considerada
alta. La ltima relacin puede ser controlada por la variacin de S/C y el reciclo de
CO2
al reformador.
Aunque relaciones de S/C por debajo de 1.3 no son comercialmente utilizadas,
Haldor Topsoe y sasol han completado satisfactoriamente pruebas para bajas
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relaciones S/C en escalas comerciales en plantas de Sasol para combustibles
sintticos en Sud frica.
Algunos otros parmetros de diseo para la seccin de Syngas que influyen en el
costo y eficiencia trmica de una planta de GTL, son los siguientes:
En el precalentamiento de O2 y gas natural, se determinarn las mximas
temperaturas de precalentamiento por factores de seguridad y para prevenir la
produccin de carbonilo.
La presin de vapor generada en el reboiler. Una eficiencia de energa ms
elevada podr ser obtenida del vapor. La presin ptima del vapor ser
determinada por el costo relativo de capital y energa.
4. REFORMADO POR COMBINACIN O POR DOS ETAPAS
Al combinar un reformador de metano con vapor (SMR) y un reformador
autotrmico (ATR) puede ser obtenida una mejor utilizacin de la energa que usando
por separado estas tecnologas. Para combinar el trabajo que realiza un reformador de
vapor y un autotrmico, se debe considerar que se obtendr un relativo incremento de
energa en comparacin a las otras tecnologas.
Dependiendo del grado de energa de integracin y las condiciones de operacin,
la eficiencia trmica para esta tecnologa en una planta de GTL ser mejorada
alrededor de 1 o 2 %. Aunque este tipo de reformador es menos costoso que el
reformador con vapor y ms que el autotrmico, la seleccin se basar en el costo del
gas natural, debido a que este reformador es menos costoso que el reformador con
vapor y ms que el autotrmico.
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Figura 9. Reformado por Combinacin de dos etapas.
Fuente: http://combustibles-alternativos.weebly.com/gas-de-siacutentesis.html
COMPARACIN DE CADA TECNOLOGA
Despus de haber observado las caractersticas de cada una de las tecnologas
utilizadas para la generacin de Gas de Sntesis, se puede mencionar que para dicha
seleccin se deben tomar en cuenta factores de tipo tcnico, econmico entre otros:
Los reformadores de metano con vapor de agua y de Oxidacin Parcial No
cataltica superan notablemente a las dems tecnologas en cuanto a la amplia
experiencia industrial este hacho promueve mayor confianza al utilizar dichas
tecnologas pues las dems an se encuentran en desarrollo y su experiencia es
limitada
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Si se tratara el aspecto econmico, se puede indicar que la tecnologa ms
favorable llega a ser la del Reformado Autotrmico (ATR) pues est es una de las
ltimas tecnologas que se estn desarrollando y presenta ciertas ventajas en
cuanto a costos que la hace ms econmica.
La conversin de gas natural a productos lquidos en escalas convencionales,
juega un papel importante en la economa energtica. Un parmetro esencial es la
produccin del gas de sntesis. Hoy en da el ATR aparece como la solucin ms
barata, cubriendo todo requerimiento ptimo para las sntesis de metanol y F-T.
La tecnologa de Reformado de Metano con Vapor para la generacin de Gas de
Sntesis posee ventajas muy amplias en cuanto a experiencia industrial,
disponibilidad plena de datos para su operacin y posterior diseo, en la Tabla 8
se puede comparar de manera clara las distintas tecnologas.
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Tabla 8. Comparacin de Tecnologas para la generacin de gas de sntesis
Fuente: Fuel Processig Technology 71 (2001) pg. 139-148 Produccin de gas de
Sntesis para las Aplicaciones de Gas a Lquidos www.elsevier.com/locate/fuproc[23]
http://www.sfapacific.com).
A continuacin en la figura 10 se presenta un Diagrama de Flujo del Proceso
del Mtodo de Fischer- tropsch. Para la obtencin del gas de sntesis.
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Figura 10. Diagrama de Flujo del Proceso
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SNTESIS DEL AMONIACO
En qumica, el proceso de Haber - Bosch es la reaccin de nitrgeno e
hidrgeno gaseosos para producir amonaco Fig 2. La importancia de la reaccin
radica en la dificultad de producir amonaco a un nivel industrial.
|Alrededor del 78,1% del aire que nos rodea es nitrgeno molecular, N2. El
elemento como molcula diatmica gaseosa es muy estable y relativamente inerte
debido al enlace triple que mantiene los dos tomos fuertemente unidos. No fue sino
hasta los primeros aos del siglo XX cuando este proceso fue desarrollado para
obtener nitrgeno del aire y producir amonaco, que al oxidarse forma nitritos y
nitratos. stos son esenciales en los fertilizantes.
|Como la reaccin natural es muy lenta, se acelera con un catalizador de hierro
(Fe3+) y xidos de aluminio (Al2O3) y potasio (K2O). Los factores que aumentan el
rendimiento, al desplazar el equilibrio de la reaccin hacia los productos (Principio de
Le Chtelier), son las condiciones de alta presin (150-300 atmsferas) y altas
temperaturas (400-500C), resultando en un rendimiento del 10-20%.
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) + H
H representa el calor generado, tambin llamado entalpa, y equivale a -92,4 kj/mol.
Como libera calor, la reaccin es exotrmica en la figura 11se ilustra mejor el proceso
de sntesis del amoniaco.
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Figura 11. Esquema para la obtencin del amoniaco.
Fuente: gas-de-sntesis-refinacin-del-gas-PDF.
SNTESIS DEL METANOL
Al principio 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.
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Actualmente, todo el metanol producido mundialmente se sintetiza mediante un
proceso cataltico a partir de monxido de carbono e hidrgeno Fig 3. Esta reaccin
emplea altas temperaturas y presiones, y necesita reactores industriales grandes y
complicados.
CO + CO2 + H2 CH3OH
La 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.
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) en
la figura 12 se detalla el Diagrama de flujo sntesis del metanol.
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Figura 12. Diagrama de flujo sntesis del metanol
Fuente:https://www.google.co.ve/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=
&cad=rja&uact=8&docid=_Roi4oI7OkFmgM&tbnid=vBKJBBo9DRojMM:&ved=0
CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.textoscientificos.com%2Fquimica%2Fmeta
nol%2Fobtencion&ei=HiGBU57EHZSvsASRhYHgAg&bvm=bv.67720277,d.aWw
&psig=AFQjCNG-99hNGU8Y3pNlzMeeGS0up-MMLg&ust=1401057863908349
PROCESO LURGI
Se denomina proceso de baja presin para obtener metanol a partir de
hidrocarburos gaseosos, lquidos o carbn. El proceso consta de tres etapas bien
diferenciadas:
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REFORMING
Es 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,
CO2 y un 20% de CH4 residual.
Gas Natural + Vapor de Agua CO + CO2 + H2
Esta 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 + O2 CO + CO2 + H2
Esta reaccin se produce a 950 C.
En caso de que la alimentacin sea lquida o carbn, sta es parcialmente
oxidada por O2 y vapor de agua a 1400-1500 C y 55-60 atm. El gas as formado
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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.
SINTESIS
El 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 + H2 - CH3OH H < 0
CO2 + H2 - CH3OH H < 0
Una 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.
DESTILACIN
El 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,
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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.
PROCESO ICI
La 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-CASALE
El 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.
TOPSOE
Se caracteriza por desarrollar un flujo radial a travs de tres catalizadores de
lecho fluidizado en distintos compartimentos. El intercambio de calor es externo
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INTERPRETACIN (NGEL VILLARROEL)
Hace millones de aos la descomposicin de materia orgnica de plantas y
animales en el interior de la tierra, y por efecto de varios factores como presin,
temperatura entre otros dio origen a esa mezcla de hidrocarburos gaseosos que se
conocen como Gas Natural, considerado desde hace mucho tiempo como una gran
fuente de energa del cual se puede extraer una gran variedad de productos y
subproductos, la cuales pueden ser utilizados como combustibles o materia prima
para otras industrias.
Para ser utilizado debe ser descontaminado (extraer sus impurezas) ya que
desde que viene del subsuelo trae consigo considerables impurezas como el dixido
de carbono, sulfuro de hidrogeno, nitrgeno, mercurio agua y oxgeno ya que son
corrosivos y pueden ser altamente contaminantes. Luego cuando el gas es sometido a
diversos procesos, se separa en Metano, Etano, Propano y Butano para la elaboracin
de productos finales o semielaborados por medio de la industria petroqumica.
Una vez obtenidos los componentes del gas, la petroqumica los transforma en
su materia prima, entre ellos Metano, Etano y Naftas, de cada uno de ellos se
obtienen muchos productos para la vida cotidiana (amoniaco, metanol, polietilino,
etilieno. Etc.) Aplicndole los procesos necesarios, aunque tambin puede ser
trasladado a las refineras donde por medio de craqueo se le rompen sus molculas
para dar origen a nuevas presentaciones del gas. Adems tambin es necesario la
obtencin del gas de sntesis, que no es ms que una mezcla de hidrogeno con xidos
de carbono haciendo reaccionar catalticamente el metano gracias a la capacidad que
este tiene para combinarse con otros compuestos hidrocarbonados y que en el mbito
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econmico los equipos de manejo no necesitan mantenimiento especial porque no
produce mugre.
Para ello han existidos numerosas tecnologas para poder obtener el gas de
sntesis, por ejemplo, el reformado por vapor de agua para lograr conseguir
hidrogeno, sometiendo al metano a altas temperaturas y moderadas presiones con
vapor de agua, ocurriendo una reaccin qumica hidrogeno y dixido de carbono,
adems de ciertas impurezas como el azufre, que se retiran por otros procesos como
la reaccin de Water Gas Shift entre el agua y el metano.
La oxidacin parcial POX como tecnologa para obtener gas de sntesis a
partir del gas natural, se hace por la reaccin no cataltica del metano en presencia de
vapor y O2 (sin catalizador), operando con elevadas temperaturas las hace tener como
desventaja altos consumos de oxgeno y altos niveles de amoniaco (para evitarlo se
utiliza un absolvedor). Luego tenemos el reformador autotrmico y el reformador
combinado, el primero, el gas reacciona con el vapor de agua y con el aire para
producir un syngas rico en hidrgeno por lo que se hace necesario un reactor WGS y
una etapa de purificacin de la corriente de hidrgeno para eliminar los xidos de
carbono
.
Esta metodologa si involucra el uso de un catalizador permitiendo operar con
temperaturas que van desde 800 a 1300 C, y, el en segundo se dice que es
combinado o por dos etapas porque prcticamente se utilizan dos tecnologas en ella,
se combinan el reformador con vapor y un reformador autotrmico (ATR)
considerarando que se obtendr un relativo incremento de energa en comparacin a
las otras tecnologas, pero, se obtienen mejores beneficios de obtencin de syngas que
operando por separado, ahora, tratndose de aspecto econmico la seleccin de esta
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depender costo del gas natural debido a que este reformador es menos costoso que el
reformador con vapor y ms que el autotrmico, siendo el ATR la ms econmica de
todas.
Cabe recalcar que del gas natural se obtiene gas de sntesis, luego de este se
obtiene sntesis del amoniaco y sntesis del metanol, que debido a la dificultad de
obtencin industrialmente se utilizan ciertos procesos como el de Haber-Bosch, la
cual se basa en hacer reaccionar de forma exotrmica nitrgeno e hidrogeno,
acelerada por la utilizacin de un catalizador de hierro, oxido de aluminio y potasio
con condiciones altas de presin y altas temperaturas resultando en un rendimiento
del 10-20%.
La sntesis del metanol es un poco ms complicada que la del amoniaco, cuyo
proceso se inicia reaccionando catalticamente a elevadas presiones y temperaturas el
hidrogeno y monxido de carbono, para ello se requiere el uso de reactores grandes y
catalizadores de ZnO o Cr2O3. Aunque tambin existen otros procesos para obtener
metanol entre los cuales estn: Lurgi, Proforming, Ici, y el topsoe, este ltimo se
diferencia ampliamente por la utilizacin de tres catalizadores de lecho fluidizado en
distintos compartimentos creando flujo tipo radial a travs de ellos.
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INTERPRETACIN (MARIO BOLAOS)
Si bien es sabido que el gas natural representa tanto para nuestro pas como
para el mundo el principal recurso energtico debido a que este se emplea en muchos
casos como por ejemplo existen motores de carros a gas, entre otros casos de mayor
importancia, lo cierto es que en las ltimas dcadas este ha sumido un avance muy
significativo, adems tambin ha logrado ser la segundo fuente de energa de mayor
consumo en el mundo. Por otra parte mucho lo han considerado el combustible del
futuro debido a sus ventajas ambientales y econmicas que este posee con respecto a
otros.
De acuerdo a esto el gas natural en el ao 1997 representaba solo el 22% y se
estima que llegue a representar el 26% en el ao 2020. El gas natural es un fluido
homogneo que posee una baja densidad y viscosidad y este no posee un volumen
definido dado que este se adapta a cualquier recipiente que lo contenga, no posee
color ni olor, adems posee compuestos hidrocarburos y no hidrocarburos. Este es
localizado en yacimientos donde la temperatura es muy alta existen tres maneras para
clasificar los yacimientos de gas los cuales son: gas condensado, gas seco y gas
hmedo. Tambin se clasifican segn su origen que son: gas asociado, gas no
asociado.
De acuerdo a sus componentes podemos clasificar o denominar el gas natural
de una forma especfica lo que puede indicar de una manera cuantitativa su
composicin de la mezcla: gas agrio, gas dulce, gas hmedo, gas seco, gas rico y gas
pobre. Una vez obtenido finalizada su extraccin el paso siguiente es su
procesamiento el cual implica la separacin de los componentes hidrocarburos del gas
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esto se realiza a travs de cualquier proceso fsico-qumico siendo el objetivo de esta
la obtencin de los componentes que conforman el gas.
Esto se realizar por medio de los dos tipos de procesamientos que existen los
cuales son: los que se realizan directamente en el campo y el que se efecta para la
obtencin de los productos comerciales entre estos tenemos: separacin,
endulzamiento, deshidratacin y control de punto de roci.
Luego de realizar lo antes mencionando seguira la obtencin de los productos
comerciales que se obtienen del gas natural y su uso: como combustibles para
vehculos, materiales para las industrias textiles, cremas y perfumes, lquidos para
frenos y amortiguadores, bolsas, cauchos resinas y muchos otros derivados cabe
destacar que estos se obtienen de los tipos de gases, y el uso que ms nos interesa en
nuestra industria petrolera es que este se aplica para la desulfuracin. Para la
extraccin de los productos comerciales se cuentan con plantas criognicas y plantas
de fraccionamiento.
Tambin se debe saber que el gas como materia prima en la industria
petroqumica es de gran importancia dado que a travs de tratamientos adecuados
sirve de insumo para la refinacin. La industria petroqumica es una plataforma muy
fundamental para el desarrollo de muchas empresas industriales como las industrias
textiles y del vestido, la automotriz y del transporte y muchas otras ms es importante
que se fortalezca y pueda as abastecer oportunamente a la industria nacional con los
insumos que sta requiere.
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El metano es el elemento constitutivo del gas natural de all se debe su
contraponamiento a los gases artificiales implementados como combustibles y este
posee muchos elementos orgnicos de mucha importancia como materia prima en la
industria petrolera y qumica. Por otra parte el etano se deriva o se obtiene de los
lquidos del gas natural. De naftas y otros, la preferencia de una de estas fuentes
depende de las posibilidades y confiabilidad del suministro y del precio.
El etileno es una olefina y sirve como materia prima para la obtencin de una
diversa variedad de productos qumicos este permite la unin de otros hidrocarburos
como el benceno para as obtener elibenceno y otras olefinas, por otra parte tenemos
las naftas aromticas como el benceno el cual se origina a partir de reformadoras de
nafta y de la deshidratacin trmica con vapor de agua entre sus principales productos
se encuentra en amoniaco, el metanol, el etileno, el paraxileno entre otros.
La energa vs combustin, primero sabemos que la energa se refiere a la
capacidad de realizar algn trabajo con destreza, tambin sabemos que estas no se
crea ni se destruye sino que se transforma en otro tipo de energa de all que la
energa se puede presentar en una gran variedad de formas como los tipos de energa.
Mientras que el combustible se refiera a cualquier material capaz de liberar energa
cuando se oxida un ejemplo de esto sera la madera.
Entre las caractersticas del combustible podemos encontrar el calor
desprendido y la temperatura, una vez aclarado esto se puede decir que estos dos
conceptos poseen terminologas diferentes pero van directamente ligados, el
combustible como una fuente de energa es una fuente muy natural as como la
tecnologa, existen combustibles slidos como el carbn y otros y combustibles
lquidos o fluidos como el queroseno o la gasolina.
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La importancia del gas como combustible fsil este es reconocido
mundialmente como una energa muy noble por su eficiencia , limpieza y precios
competitivos y es el combustible que menos contaminacin posee , calienta con
eficacia y a gran velocidad y no necesita almacenaje previo debido a esto proporciona
un gran confort en los hogares, en la industria la calidad de su llama , regular y sin
impurezas nos permite una gran cantidad de aplicaciones y su combustin hace
posible una mejor regulacin.
Como combustible ofrece muchas ventajas las cuales tienen una numerosa
aplicacin debido a que este es limpio, puede manejarse a presiones deseadas, su
poder calorfico es muy satisfactorio, volumtricamente es susceptible y puede ser
transportado de un lugar a otro por sistemas y su reversibilidad lo hace apto para el
empaquetamiento o envasado en pequeos y seguros contenedores o recipientes , su
costo por volumen es muy econmico, por sus caracterstica se ha logrado imponer en
el mercado internacional.
Por consiguiente debemos saber que la produccin del gas de sntesis en las
principales cadenas petroqumicas son las del gas natural, estas cadenas se comienzan
con el proceso de la reformacin del gas natural implementando vapor , por medio de
este el metano reaccionara catalticamente con el agua para lograr la obtencin del
llamado gas de sntesis como se mencion entes. El descubrimiento de este proceso
enmarco la produccin del hidrogeno a gran escala, haciendo posible la factibilidad
de la produccin del amoniaco por su reaccin con el nitrgeno, mas sin embargo este
tambin se puede obtener a partir de la combustin parcial de mezclas.
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Para lograr esto se debe seleccionar la tecnologa para lograr la generacin del
gas de sntesis, porque la reformacin influir en el desarrollo trmico de la planta y
en el costo del reformador. Entre los reformadores que se emplean en este proceso
podemos nombrar el reformador por vapor de agua el cual no es ms que un mtodo
que nos permite la obtencin de hidrogeno mediante hidrocarburos y en particular gas
natural. La oxidacin parcial juega un papel muy importante dado que estas se
utilizan para generar hidrogeno el cual se empleara en muchos beneficios como una
base econmica ms amplia en la refinera, manipulacin de los compuestos entre
otros.
No se puede dejar de hacer mencin a cerca de la combustin no cataltica, as
como de la formacin de holln y de los altos consumos de O2.
El reformado
autotrmico no es ms que la combinacin de la oxidacin parcial y el reformado por
vapor de agua, en este reformado el hidrocarburo reacciona con el vapor de agua y
con el aire para darle paso a la formacin de un gas rico en hidrogeno, tanto en este
reformado como en los anteriores se hace necesaria la implementacin de un reactor
WGS, este reformador autotrmico utiliza un catalizador para la formacin del gas
natural.
Mientras que el reformado por combinacin o por dos etapas, se caracteriza
porque fusiona dos reformadores como lo es el reformador de metano con vapor y el
reformador autotrmico. De igual manera la sntesis de amoniaco no es ms que una
reaccin qumica propuesta por el proceso de Haber - Bosch es la reaccin de
nitrgeno e hidrgeno gaseosos para producir amonaco. De igual manera la sntesis
del metanol que no es ms que un proceso que tan solo consiste en la destilacin de la
madera en ausencia de aire y a 400 centgrados dndole de esta forma el paso a la
formacin de gases combustibles.
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Una vez aclarado este tambin existe otro proceso llamado proceso de lurgi el
cual se denomina de baja presin para lograr la obtencin de metanol a partir de
hidrocarburos gaseosos, mientras que el reforming es la etapa donde se logra la
diferencia en el proceso en funcin del tipo de alimentacin en el caso de que esta sea
de gas natural. La sntesis no es ms que la compresin a 70-100atm y se precalienta.
Luego alimenta al reactor de sntesis de metanol junto con el gas de recirculacin.
La destilacin se basa en la purificacin del metanol dado que este posee
impurezas las cuales se les tienen que remover, el proceso ICI es la 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. Ammoniacasale ac el reactor consta de mltiples catalizadores de lecho
fluidizado para lograr la mejor obtencin de flujos axiales. De acuerdo a esto el
topsoe se caracteriza porque desarrolla un flujo radial de tres catalizadores.
De esta manera se deja acentuado que la produccin del gas natural es el
bigban de los prximos aos debido a que se estn implementando diversos procesos
y existen una gran variedad de derivados de este los cuales se proveen que sigan
siendo implementados en un futuro y a mayor escala de hecho en nuestro pas se
estudia la idea de realizar plantas refinadoras de gas para obtener mayores beneficios
para nuestro pas y para el mundo.
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INTERPRETACIN (EYKER CORREA)
Antes que nada, hoy en da a nivel mundial, es de suma importancia
aprovechar las mejores fuentes de energa al menor costo posible, por lo tanto, el gas
natural es una de estas fuentes, que nos permite facilitar el aprovechamiento de su
gran riqueza de una manera ms fcil en comparacin a otros combustibles fsiles; ya
que el gas natural es una mezcla gaseosa compuesta principalmente por metano, que
es un elemento con gran capacidad para combinarse con otros compuestos
hidrocarbonados, permitiendo que gran parte del volumen de produccin del gas
natural se licue en gasolina, y forme gas licuado de petrleo.
Cabe considerar, que el gas natural se puede encontrar en los yacimientos de
petrleo, disuelto o asociado con este. Adems de contener compuestos parafinados,
suele contener tambin otros gases considerados impurezas para el mismo, como por
ejemplo: Azufre, sulfuro de hidrogeno, vapor de agua, dixido de carbono, nitrgeno,
entre otros. Estas impurezas se separan del gas natural mediante un tratamiento
previo, y se separa del petrleo si se encuentra asociado a este, mediante separadore