Procesos Quimicos Industriales cuestionarios, Apuntes de Procesos Químicos

¡Descarga Procesos Quimicos Industriales cuestionarios y más Apuntes en PDF de Procesos Químicos solo en Docsity! Universidad del Istmo Campus Tehuantepec Materia: Procesos Químicos Industriales Cuestionario 5: Industria del Nitrógeno: Amoniaco y sus derivados. Alumna: Miroslava Espinosa Jiménez Docente: Dr. Isaías Ochoa Landín Santo Domingo Tehuantepec, Oax. Noviembre del 2020 Industria del Nitrógeno: Amoniaco y sus derivados 1. Investigue qué es la destilación seca con la que se obtenía antiguamente el amoniaco. La destilación destructiva es el proceso químico de la descomposición del material no procesado calentándolo a una temperatura alta; el término se aplica generalmente al procesamiento de material orgánico en ausencia de aire o en presencia de cantidades limitadas de oxígeno u otros reactivos, catalizadores o disolventes, como vapor o fenoles. Es una aplicación de pirólisis. El proceso rompe o 'rompe' moléculas grandes. El coque, el gas de carbón, el gas de carbono, el alquitrán de hulla, el licor de amoníaco y el " aceite de carbón " son ejemplos de productos comerciales producidos históricamente por la destilación destructiva del carbón. La destilación destructiva de cualquier materia prima inorgánica particular produce solo una pequeña gama de productos como regla general, pero la destilación destructiva de materiales orgánicos comúnmente produce muchos compuestos, a menudo cientos, aunque no todos los productos de ningún proceso particular son de importancia comercial. 2. ¿Cuál es el estado natural del amoniaco? El amoníaco se forma continuamente en la naturaleza en las putrefacciones de sustancias de procedencia animal o vegetal y pasa a los suelos o al aire. Por esta razón, se le obtuvo hace tiempo por destilación seca de residuos animales (cuernos, huesos, etc) y se le obtiene como subproducto en la destilación seca de hulla y lignito. El amoniaco en la naturaleza se encuentra en estado gaseoso y el amoniaco libre son como amonios (-NH4), aminas (R-NH2) y amidas (R-CO-NH2). 3. Indique la importancia del amoniaco mencionando algunas de sus aplicaciones No podemos negar la importancia que el amoniaco representa para la economía mundial. Tal es así que la primera planta fue comisionada con una capacidad de 30 MTPD (toneladas métricas por día), mientras que las plantas más grandes de la actualidad pueden producir más de 2.000 MTPD, y en algunos casos, más de 3.000 MTPD de amoníaco. Las primeras tecnologías incluyen aquellas desarrolladas en la década del 20 por Luigi Casale, M.G.Claude, Giacomo Fauser y Friedrich Uhde. Para 1937, la producción mundial de amoníaco era de 755.000 MTPA (toneladas métricas por año). En los años 40 se produjo un fuerte aumento en la producción de amoníaco, dado que el gas natural demostró ser una materia prima más económica que el coque. Los desarrollos tecnológicos favorecieron este cambio de materia prima, y las mejoras en procesos tales como la reformación con vapor fueron rápidamente implementados. En consecuencia, para 1945 la capacidad total trepó a 4.500.000 MTPA. Haldor Topsøe contribuyó a esta evolución tecnológica con su primer reformador tubular de pared radiante (side-fired reformer), en 1957. En la actualidad, más del 80% del amoníaco producido en el mundo se utiliza para la fabricación de fertilizantes, y se prevé que la demanda continúe aumentando. Para el año 2013, la producción mundial de amoniaco excedía 140 millones de toneladas de amoniaco. Este tipo de catalizadores se encargan de disminuir la energía de activación, energía mínima necesaria para llevar a cabo una reacción, es decir, este tipo de catalizadores acelera el tiempo en el que se lleva a cabo una reacción químicamente posible. 10.- ¿Qué promotores se utilizan en el catalizador para la producción de amoniaco? El SiO2, Al2O3, CaO, y MgO son promotores “texturales” que inhiben el sinterizado (crecimiento de cristales, con pérdida de área específica) del Fe. El químico K2O es un promotor que incrementa la actividad del catalizador (velocidad de reacción). 11.- El proceso de amonico a partir de N2 e H2 incluye la obtención de H2. ¿En que parte del proceso se añade el N2 para preparar el gas de síntesis? En el reformado secundario es donde se adiciona el N2 para la preparación del gas de síntesis. Por lo que el reformado secundario tiene por objetivo principal el nitrógeno necesario para la síntesis y para completar la conversión de la alimentación de hidrocarburo. 12. ¿Qué proporción de N2/H2 se busca en el gas de síntesis? ¿Porqué? La relación de hidrogeno nitrógeno es de 3/1, debido a que tiene un coeficiente de joule- thomson próximo a cero. 13. ¿Cómo se elimina el CO2 contenido en el gas de síntesis? El CO2 se elimina mediante un proceso de absorción química o física. Los procesos de absorción química suelen ser soluciones aminas acuosas, Los disolventes que se utilizan, por ejemplo, monoetanolamina (MEA), metildietanolamina activada (aMDEA) o soluciones de carbonato potásico caliente. • Los procesos de absorción física se suelen utilizar dos disolventes distintos: glicol- dimetiléter (Selexol) y carbonato de propileno. • El proceso MEA requiere una elevada energía de regeneración. • Proceso emergente en este ámbito es la adsorción con modulación de presión (PSA), que permite combinar en una sola etapa el proceso clásico de eliminación de CO2 y la metanización (siguiente etapa del proceso). Este método resulta adecuado cuando la pureza del CO2 es poco relevante. Sin embargo, cuando se desee obtener CO2 puro como producto, se puede optar por una depuración clásica con disolvente del efluente gaseoso de baja presión del PSA para recuperar el CO2. 14. ¿En qué consiste la etapa de metanización y cuál es su objetivo? Es el proceso de conversión de CO y CO mediante hidrogenación a CH4, en el cual su objetivo es eliminar pequeñas cantidades de CO y CO2 que permanecen en el gas de síntesis pueden envenenar el catalizador de síntesis del amoniaco. El proceso más habitual es la conversión en CH4 mediante hidrogenación en el metanizador: Estas reacciones se producen a una temperatura de unos 300 °C en un reactor lleno de un catalizador a base de níquel. La concentración residual de estos óxidos de carbono no suele alcanzar los 10 ppmv. A pesar de que el metano no participa en la reacción de síntesis, el agua que se forma se debe eliminar antes de que llegue al convertidor. Para ello, se realiza un proceso de refrigeración, seguido de una etapa de condensación, que se aplica después del metanizador y, por último, una etapa de condensación/absorción del amoniaco producto, que se lleva a cabo en el circuito o en una unidad de secado del gas de reposición. 15. ¿Cómo se acondiciona el gas de síntesis para su alimentación al reactor de amoniaco? el gas de síntesis lleva precalentado de 350°C-400°C y con una concentración de catalizador de 0.15mg de S/Nm3. 16. ¿Cómo se consigue una alta conversión del gas de síntesis en el reactor? Con una recirculación del gas que no reacciona. 17. En el siguiente diagrama, indique las etapas de la síntesis de amoniaco I. Desulfuración II. Reformador Primario III. Reformador secundario IV. Conversión catalítica V. Eliminación de CO2 VI. Metanización VII. Compresión VIII. Síntesis de amoniaco IX. Recuperación de energía 18. ¿Qué características presenta el proceso KAAP con respecto al tradicional? Opera a presiones que van de 70 a 90 ata y emplea un catalizador de ruteno de actividad a bajas temperaturas. Desulfuración Reformador Primario Metanización Eliminación de CO2 Reformador secundario Recuperación de energía Compresión Síntesis de amoniaco Conversión catalítica 19. ¿Qué ventajas y desventajas presentan los reactores radiales? Ventajas. • Cuando se incrementa la capacidad productiva, los reactores de flujo axial incrementan su diámetro para mantener la misma DP en el lecho catalítico. • Pero hay límites para el tamaño del reactor. • Llega el momento en que deben usarse una serie de reactores en paralelo. Desventajas. • Diseño complicado • El flujo debe distribuirse uniformemente en forma axial para obtener buena conversión. • Para lo anterior se requiere espacios vacíos • El asentamiento del catalizador creará un “hueco” causando gran flujo. • Según las propiedades mecánicas y frecuencia de arranque-paro, se requiere cargar de 5-15% de catalizador fresco.