República Bolivariana de Venezuela

Ministerio Del Poder Popular para la Defensa

Universidad Nacional Experimental, Politécnica de la fuerza Armada

Núcleo Carabobo – Extensión Isabelica

Diseño de una Planta

para producir Metanol:

Metaven, S.A, para

compensar la Capacidad

Inactiva de Methanex

Chile.

Docente: Integrantes:

Ing. Yolima Abal Hernández

Ortiz Armando

Sección: 001

Semestre: IX

Ingeniería Petroquímica

Valencia, Mayo del 2012

RESUMEN

El objetivo de este proyecto será realizar el diseño de una Planta de

Producción de Metanol mediante sintetización a partir del gas natural

tomando en cuenta que la a industria del metanol derivada del gas natural,

es competitiva a nivel global. En Venezuela son muchas las posibilidades

que favorecen el comercio de este creciente producto a nivel mundial, al

servicio del desarrollo no solamente económico de la nación, sino que

enmarca, un propósito ambiental importante en cuanto al tema de los

carburantes con menores emisiones toxicas a la atmosfera.

El Metanol a obtener en la nueva planta de diseño es un producto solido con

una alta aceptación en el mercado aproximadamente 38 millones de

toneladas anuales en vías de crecimiento en la demanda aproximadamente

un 3% anual, empleando la tecnología Lurgi para el proceso de obtención y

utilizando finalmente una destilación para elevar su pureza hasta un 98,9%,

la comercialización y transporte se realizara a través de buques

aprovechando nuestra posición geográfica, con las características de pureza

será dirigido principalmente para la producción de formaldehído, ácido

acético y todos sus derivados ya que ocupan en el mercado la mayor

demanda de metanol.

2

El mercado al cual va principalmente dirigido son los países de sur América,

para compensar el déficit de entrega por METHANEX ubicada en Chile ya

que la misma ha presentado problemas en el suministro del gas natural por

parte de Argentina en épocas de invierno, este recorte de suministro del

metanol incentiva a los consumidores descontentos a buscar nuevos

proveedores que supla la demanda para la satisfacción y las cantidades

requeridas para su producción sin variar bruscamente los precios.

ÍNDICE GENERAL

1. Capítulo I. Planteamiento del Problema

Planteamiento del Problema…………………………………….

Objetivo General……………………………………………..

Objetivos Específicos…………………………………………

Justificación

2. Capítulo II. Principios Básicos

Definiciones Básicas del Diseño………………………………………

Producto…………………………………….

Mercado………………………………………..

3. Capítulo III. Descripción del Proceso

Tecnologías de Producción………………………………..

Diagrama de Bloque del proceso……………………..

Descripción del Proceso………………………..

Diagrama de Flujo del proceso…………………………………

4. Capítulo IV. Diseño de Equipos

Especificaciones de los Equipos…………………….

Especificaciones de la Planta……………………

3

Conclusiones………………………..

Recomendaciones………………….……….

Referencia Bibliográfica…………………………………………

Anexos……………………………………..

ÍNDICE DE TABLAS

1. Listado de los principales Clientes y compradores de Metanol en esta

región……………………………………………………………….

2. Cuadro comparativo de Tecnologías usadas para producción de

Metanol……………………………………………………………..

4

ÍNDICE DE FIGURAS

1. Muestra de dos tipos de reactores utilizados en el proceso………

2. Muestra de una figura de dos reactores……..

5

INTRODUCCIÓN

El mercado de metanol es global y, durante los últimos años se ha tornado

mas complejo y ha estado expuesto a cada vez más diversas influencias

debido al aumento de los numerosos usos de metanol y sus derivados

alrededor del mundo, en combinación con la volatilidad de los precios de la

energía a nivel global y el significativo aumento de la inversión de capital.

Mientras la industria global de metanol se ha beneficiado de la creciente

demanda de los últimos años, se le ha dado una considerable atención a la

identificación de procesos que permitan la conversión directa del gas natural

a compuestos de más fácil transporte, de mayor valor o con perspectivas

como el combustible y uno de esos productos es el “Metanol.”

El metanol se utiliza como materia prima en producción de químicos como

ácido acético y formaldehído, adhesivos, goma, espumas y líquido limpia

parabrisas, como también en aditivo MTBE (éter metil terc- butílico)

componente de gasolina de combustión limpia..

La producción que se realizara será a partir del gas natural, utilizando un

proceso muy conocido como es el proceso de Lurgi. La fabricación del

metanol a partir del gas ocurre cuando en su primer proceso de reformación

6

el gas es mezclado con vapor bajo calor para producir un gas de síntesis que

consiste en, H2, CO, y CO2. En una segunda etapa de compresión ese gas

de síntesis es presurizado (comprimido) y sometido a reacción (convertido)

para formar metanol crudo compuesto por 75% metanol y 25% agua y es

almacenado temporalmente para verificar posteriormente trazas e impurezas

que se remueven en el proceso de destilación.

En la planta y como último proceso ocurre la refinación donde el metanol es

extraído en forma liquida, posteriormente almacenado en tanques hasta el

momento de ser distribuido. Como en el LNG la logística de transporte de

metanol utiliza camiones, trenes, barcos y oleoductos.

PLANTIAMIENTO DEL PROBLEMA

El metanol es un producto químico importante para la industria, que se usa

principalmente en la manufactura de formaldehído y de dimetil tereftalato, es

un excelente solvente, que tiene un gran potencial de disolución y capacidad

para llevar acabo separaciones y lavados de compuestos. Debido a sus

sobresalientes propiedades físicas, como un bajo punto de fusión, es usado

como refrigerante y también como un fluido resistente a la congelación en

climas muy fríos.

Aproximadamente el 73% de todo el metanol producido es usado para la

fabricación de otros productos químicos. De esta cantidad, aproximadamente

el 54% es usado para la producción de formaldehído, 12% para producir

ácido acético, 9% para producir clorometano, 5% para producir metil amina

y el 4% para tereftalatos. El 16% restante se utiliza para la producción de

otros químicos.

Aparte de los usos anteriores el metanol tiene un mercado muy grande en las

industrias químicas, ya que se usa para fabricar importantes productos

químicos, por los métodos de esterificación, solubilización, mezclado,

7

deshidratación, etc. Todos estos usos generan una importante demanda que

actualmente es de 38 millones de toneladas al año, los que hace que los

procesos de su síntesis sean muy importantes.

El Proyectar el diseño de una nueva planta en nuestro País, el cual

posee abundantes yacimientos de gas, materia prima para la obtención de

este producto, hace factible esta propuesta.

Ampliar la proyección de este importante y creciente producto a nivel

mundial permitiría: desarrollar nuevas tecnologías y establecer nuevos

alcances económicos tan importantes para el desarrollo económico, social y

científico de nuestra nación.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Realizar el diseño de una planta petroquímica para la producción de

metanol a partir del gas natural mediante la tecnología de Lurgi

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Realizar el diagrama de flujo completo de todo el proceso.

Identificar las variables de operación de la planta.

Realizar un balance de masa para determinar la cantidad exacta de

producción de metanol.

8

Realizar la simulación de la planta de metanol mediante el software

llamado HYSYS

JUSTIFICACIÓN

El crecimiento de la demanda de metanol se esperaque sea fuerte, apoyado

por el mayor uso de metanol en aplicaciones de energía. La recuperación en

curso en las economías mundialestambién debería conducir a una mayor

demanda de metanol en derivados químicos tradicionales.

En general, la demanda mundial de metanol, creció cerca de un 13 por ciento

en 2010 a aproximadamente 45 millones de toneladas, y terminó el año en

un nivel récord, creemos que el futuro de la industria del metanol es también

muy positivo, hay poca oferta nueva que se espera ingrese al mercado

durante los próximos años y el crecimiento de la demanda se espera que sea

fuerte.

Justificándosela instalación de una planta de producción de metanol en la

zona central costeña Venezolana paracompensar el déficit de entrega por

9

parte de METHANEX ubicada en Chile ya que la misma ha presentado

problemas en el suministro del gas natural por parte de Argentina en épocas

de invierno, este recorte de suministro del metanol incentiva a los

consumidores descontentos a buscar nuevos proveedores que supla la

demanda para la satisfacción y las cantidades requeridas para su producción

sin variar bruscamente los precios, generando oportunidades a la entrada

del mercado ofertante, conduciendo a inversiones en nuevas plantas o al

reinicio de la capacidad inactiva.

DEFINICIONES BÁSICAS DEL DISEÑO

Síntesis de metanol / Destilación

El diseño del proceso de destilación de metanol va a depender de la

calidad del metanol crudo obtenido en el proceso de síntesis.

Para reducir el consumo de energía el proceso de separación

metanol-agua, este se realizan en dos etapas.

El balance de energía global de una planta de metanol depende la

calidad del metanol.

Para producir metanol grado AA se requiere 30% más vapor que para

producir metanol para combustibles.

10

PRODUCTO

En condiciones normales es un líquido incoloro, de escasa viscosidad y de

olor y sabor frutal penetrante, miscible en agua y con la mayoría de los

solventes orgánicos, muy tóxica e inflamable de primera categoría; ya que

puede emitir vapores que mezclados en proporciones adecuadas con el aire,

originan mezclas 3 combustibles. El metanol es un combustible con un gran

poder calorífico, que arde con llama incolora o transparente y cuyo punto de

inflamación es de 12,2 ºC, igualmente el metanol es muy buen solvente de

sustancias polares, pudiéndose disolver sustancias iónicas como el cloruro

de sodio en cantidades apreciables.

Es considerado como un producto petroquímico básico, a partir del cual se

obtienen varios productos secundarios ya que el grupo hidroxilo se convierte

con facilidad en cualquier otro grupo funcional. Así el metanol se oxida para

obtener formaldehído (formol) y ácido fórmico; mientras que por su reducción

obtenemos metano. Igualmente importantes son las reacciones de éter y

esterificación.

11

Aproximadamente tres cuartas partes de todos los metanol se utiliza en la

producción de formaldehído, ácido acético y una variedad de otros productos

químicos como metilaminas, metacrilato de metilo y una amplia gama de

derivados químicos, que a su vez se utilizan para fabricar productos tales

como adhesivos, recubrimientos, resinas, plásticos, textiles, pinturas,

solventes, removedores de pinturas, resinas poliéster y fibras, explosivos,

herbicidas, pesticidas; incluyendo materiales de construcción y espumas.

El resto de la demanda de metanol proviene del sector de los carburantes,

principalmente como un componente en la producción de MTBE, que se

mezcla con la gasolina como fuente de octanaje y como oxigenante para

reducir la cantidad de cantidad de emisiones de los vehículos de motor.

En el 2010 la demanda mundial de metanol, se ha recuperado a los niveles

previos a la recesión, impulsada por la fuerte demanda en Asia y, en

particular, de China, también mejoró en otras regiones, incluyendo América

Latina, Europa y América del Norte, en línea con la recuperación de la

producción industrial. En general, la demanda mundial de metanol, creció

cerca de un 13 por ciento en 2010, y terminó el año en un nivel récord,

creemos que el futuro de la industria del metanol es también muy positivo,

hay poca oferta nueva que se espera ingrese al mercado durante los

próximos años y el crecimiento de la demanda se espera que siga en

aumento.

MERCADOS

La demanda de metanol debe crecer a un ritmo de 3% anual en los próximos

años, impulsada por las necesidades en Asia, especialmente en China,

según el grupo nipón.

12

El mercado actual del metanol es evaluado en 38 millones de toneladas por

año.

La industria de metanol se ha caracterizado históricamente por ciclos de

superabundancia ocasionadas por una oferta excesiva o una reducción de la

demanda con la consiguiente baja de precios y disminución de la capacidad,

seguida por periodos de escasez y alza de precios mientras la demanda se

recupera y excede a la oferta, y el alza de precios conduce a inversiones en

nuevas plantas o al reinicio de la capacidad inactiva. El mercado de metanol

es global y, durante los últimos años se ha tornado más complejo y ha

estado expuesto cada vez mása diversas influencias debido al aumento de

los numerosos usos de metanol y sus derivados alrededor del mundo.

CONSUMIDORES:

El metanol proyectado va dirigido especialmentelos productores de acido

acético, formaldehído y todos los derivados, ya que este mercado requiere

mayor oferta de metanol ya que el mercado orientado hacia el sector de los

carburantes es muy limitado.

Nuestra producción de metanol va a satisfacer la demanda de los países de

Suramérica ya que la planta de metanol Methanex, ubicadas en el Sur de

Chile épocas de invierno opera muy por debajo de la capacidad instalada,

esto se debe, principalmente, a reducciones de suministro de gas natural

desde Argentina.

El principal comprador de este mercado suramericano Hexion Specialty

Chemicals principal productor de formaldehído que presenta entregas

limitadas de metanol, materia prima para la producción del formaldehído y

sus derivados, debido a que dosde los principales productores de metanol

también declararon recientemente forcemajeure (escases de metanol en

America), sus proveedores se trata de AtlanticMethanolProduction Co; quien

13

declaró forcemajeure desde el 2008 y Methanol Holdings (Trinidad) quien ha

estado operando a baja capacidad desde mediados de agosto 2006.

PRODUCTORES:

Existe una gran oferta de metanol, tanto a nivel nacional como el foráneo,

siendo nuestro principal competidor Methanex, empresa chilena que

presenta problemas de abastecimiento de gas natural como materia prima,

cuyo mercado abarca los países de America del SUR.El grupo japonés

Mitsubishi y la firma de productos químicos Mitsubishi Gas Chemical

duplicósu producción de metanol en Venezuela a través de su empresa

METEOR, que poseen juntó al grupo petroquímico público venezolano

Pequiven.

Estudio de la Oferta Nacional:

El metanol se transfiere de los termínales de importación o centros de

producción por barcaza, trenes gaseoductos o transporte en camión para

alcanzar los centros de consumo. En la actualidad el metanol no puede

moverse fácilmente a través de las redes existentes para los hidrocarburos

líquidos convencionales.

En Venezuela existen:

Metanol Oriente (METOR)

La planta tiene una capacidad instalada para producir 2100 MTMA de

Metanol, la mayor parte de la producción de Metor se exporta a EEUU, que

14

es el mayor mercado del mundo para el metanol, dando cuenta de un tercio

del consumo global.

SUPERMETANOL

Con una capacidad instalada de 2 MTMD de Metanol, en condiciones

normales esta unidad genera diariamente 2 mil 150 toneladas métricas de

Metanol industrial, de las cuales 26% se destina a la empresa Súper Octanos

para la elaboración del Metíl-terbutíl Éter (MTBE), componente que mejora el

octanaje de la gasolina; 10% al mercado nacional, mientras que 64% se

comercializa a mercados internacionales.

Estudio de la oferta Internacional.

La producción de metanol depende principalmente de las políticas

gubernamentales y de la estacionalidad (temporada del año) al igual que el

petróleo. El gas natural se obtiene como producto asociado a las actividades

petroleras y cualquier decaimiento del dólar (que sigue siendo la moneda

comercial internacional), inconvenientes bélicos (como el genocidio en Irak) o

problemas en la explotación y extracción pueden alterar el precio de tan vital

materia prima, afectando la producción de etileno, además, en invierno,

cuando las condiciones de explotación se dificultan por el frío y las

tempestades (sobretodo en Rusia y el Mar del Norte) el precio de gas natural

se incrementa a nivel mundial.

Otro factor que altera la producción de metanol es el mismo precio de

petróleo, lo cual conlleva a las naciones a un mayor uso de gas natural como

combustible para automóviles y como biocombustibles de calefacción. Éste

factor tuvo su máximo ejemplo en América en el invierno del 2006-2008

15

cuando Argentina tuvo que “cortar” el suministro de gas natural a Chile

porque se incrementó su consumo como fuente de calefacción, con sus

correspondientes problemas legales.

Principales empresas productoras de metanol a nivel Internacional:

CHIMSCA:

Japón es el principal productor y consumidor de metanol en el mundo, si se

realiza un análisis de las últimas 6 décadas desde 1950 este país sintetiza en

promedio, el 31% del metanol en el mundo, seguido muy lejos por, China

(que ha aumentado su producción por la construcción en el 2003 de

Chimsca, la empresa con mayor capacidad) y México, asimismo, tomando en

cuenta el consumo mundial, representan el 26% seguido por China y Taiwan.

METHANEX:

Las instalaciones de producción de metanol de Methanex están ubicadas en

Cabo Negro, cerca de la ciudad de Punta Arenas, en el corazón del sector

productor de gas y petróleo de Chile. Las instalaciones le dan a Methanex su

centro más grande de producción. Sus cuatro plantas de metanol tienen una

capacidad anual combinada de 3,8 millones de toneladas. La estratégica

ubicación del complejo permite que Methanex embarque metanol en buques

hacia todos sus mercados principales de Asia, América del Sur y del Norte,

Europa y Sudáfrica.

Asimismo, señaló que siguen operando las plantas de metanol en Chile muy

por debajo de la capacidad instalada.

Esto se debe, principalmente, a reducciones de suministro de gas natural

desde Argentina.

MITSUBISHI GAS CHEMICAL:

16

Mitsubishi Gas Chemical (MGC) es uno de los mayores productores de

metanol en el mundo. Su negocio de metanol es propietaria y opera

dosempresas conjuntas en Arabia Saudita y Venezuela. Comercializa

metanol a partir de estos lugares a nivel mundial. La nueva capacidad en

ambos lugares y una nueva ubicación (Brunei) aumentó la posición en el

mercado mundial de metanol

Mitsubishi Gas Chemical (MGC) lleva a cabo una amplia gama de negocios a

nivel mundial, a partir de metanol, xileno, el peróxido de hidrógeno y otros

productos básicos de química a los productos de ciencias de la vida,

metaxylene derivados, productos químicos electrónicos y otros productos de

química fina.

UBICACIÓN GEOGRAFICA:

Los consumidores se encuentran fuera de la zona geográfica de Venezuela

especialmente el mercado de America del Sur, países como Ecuador,

Paraguay, Argentina, Chile, Perú y Brasil.

El mercado Nacional se encuentra cubierto por las productoras Nacionales

como METANOL DEL ORIENTE (METOR) Y SUPERMETANOL.

El estudio del mercado será enfocado a los clientes no satisfechos por la

planta de Methanex ubicada en Chile, ya que la misma no posee un

suministro propio de Gas Natural, siendo nuestra mayor ventaja, además que

nuestro país no requiere del uso del gas natural para calefacción por ser un

país tropical.

CAPACIDAD DE PRODUCTIVA DE LA PLANTA

17

La planta contara con las siguientes capacidades:   

La planta tendrá una capacidad de 400000 toneladas/año

aproximadamente considerando que Methanex Chile está operando

cerca del 30% de su capacidad instalada en Magallanes, ya que

desde junio del 2007 se han producido recortes en el suministro de

gas natural proveniente de Argentina.

La materia prima a utilizar será el gas natural.

la localización de la planta estará en la zona central costeña

Venezolana.

UBICACIÓN DE LA PLANTA

El proyecto de construcción de la planta de metanol METAVEN S.A se

ubicara en los perímetros cercanos a Puerto cabello, Carabobo, Venezuela.

Cerca de la autopista valencia puerto cabello

Los limites que poseerá la planta de metano METAVEN S.A SON:

Norte: El mar Caribe

Sur: calle 14 Urdaneta

Este: avenida Bartolomé salón

Oeste: avenida circunvalación del mar

18

LOS LÍMITES DE PROYECCIÓN DENTRO DE LA PLANTA METANOL

METAVEN S.A SERÁN LAS SIGUIENTES:

Norte: vigilancia, zona central norte estará la zona de descarga y salida

posterior de la planta.

Sur: comedor, talleres, almacén de materia prima, reactor y planta de

gasificación.

Este: planta de destilado, almacén de producto terminado

Oeste: estacionamiento, oficinas.

TECNOLOGIAS DE PRODUCCIÓN

Tecnología Lurgi: Procesos de baja presión/ Tecnología a utilizar en este

proceso

Reactor isotérmico de tubos catalíticos y una carcasa de agua

hirviendo.

Presenta la ventaja de no diluir el gas parcialmente convertido con gas

sin convertir.

El calor de reacción puede recuperarse, ya que el efluente no requiere

enfriamiento tipo quench.

Tecnología ICI: Procesos de baja presión

Comercializada desde 1970.

Más de la mitad de la producción de metanol para 1986 y 70% de los

proyectos mundiales.

19

Lecho catalítico enfriado por inyección del gas tipo quench a través de

distribuidores de flujo axial en forma de rombo.

Reactor adiabático para producir hasta 3000 Ton/día.

Tecnología Mitsubishi: Procesos de Altas presiones

Utilizados hasta la década de los 60.

Altos costos energéticos y de capital.

Temperaturas reducidas uso de catalizadores.

Elevadas presiones.

Incremento de la relación CO/CO2 en la mezcla de reacción.

Incremento del % de H2 (6x106 Pa absoluto).

Catalizador: Zinc – Cromo P (300-350 bar) T (300-400°C)

DESCR IPCION DE PROCESO

El gas natural es precalentado y desulfurado. Después de desulfuración, el

gas está saturado con una mezcla de agua de proceso y es precalentado en

la sección de destilación y empieza a condensarse en el saturador. El gas

además de estar precalentado está mezclado con vapor como se requiere

para el proceso de reforming. En el reforming, se realiza la oxidación parcial

del gas. De esta manera se obtiene H2, CO, CO2 y un 20% de CH4 residual

Gas Natural + Vapor de Agua CO + CO2+ H2

Esta reacción se produce a 780 °C y a 40 atm. Al salir de este reactor se

precalienta en el intercambiador de calor. Luego una vez precalentada el

syngas entra a otro reactor que es el reformador auto térmico, el gas está

formado con vapor y O2. El gas de síntesis más el metano residual que sale

del primer reactor se mezcla con la otra mitad de la alimentación

20

(previamente desulfurada). Esta mezcla de gases entra en el segundo

reactor, el cual está alimentado por O2. Este se proviene de una planta de

obtención de oxígeno a partir de aire.

CH4 + CO + CO2 + O2 CO + CO2+ H2

Esta reacción se produce a 950 °C, El gas producto contiene H2, CO, CO2 y

una pequeña cantidad de CH4 no convertidos e inertes. El gas reformado

dejando el reactor auto térmico representa una cantidad considerable de

calor, que se recupera en forma de vapor de HP para el precalentamiento de

la energía y la energía para proporcionar calor a los rehervidores en la

sección de destilación. El gas reformado se mezcla con hidrógeno que viene

del PSA (pressure swing adsorption), unidad que nos ayuda a ajustar la

composición del gas de síntesis. El gas de síntesis es presurizado a 5 -10

MPa por un compresor de gas de una sola cubierta y se mezcla con el gas

de recirculación del circuito de síntesis. Esta mezcla de gas se precalienta en

un intercambiador y luego ingresa por la parte inferior aun reactor refrigerado

por gas. El salir de este reactor, la mezcla nuevamente ingresa por la parte

superior a otro reactor llamado Lurgi, que es un reactor tubular, cuyos tubos

están llenos de catalizador y enfriados exteriormente por agua en ebullición.

La temperatura de reacción se mantiene así entre 240-270 °C

CO + H2 CH3OH ∆H < 0

CO2 + H2 CH3OH + H2O ∆H < 0

Una buena cantidad de calor de reacción se transmite al agua en ebullición

obteniéndose de 1 a1.4 Kg. de vapor por Kg. de metanol. Además se protege

a los catalizadores. La reacción se produce bajo condiciones casi

isotérmicas, que garantiza una alta conversión y elimina el peligro de dañar

21

el catalizador de una temperatura excesiva. Control exacto de temperatura

de reacción se realiza por el control de la presión del tambor de vapor de HP

El gas pre convertido sale por la parte inferior del reactor Lurgi y se dirige

nuevamente al reactor enfriado por gas ingresando por cabeza de la carcasa

del reactor de enfriado por gas, y saliendo por el fondo y este segundo

reactor se llena con catalizador nuevamente. La conversión final a metanol

se obtiene a bajas temperaturas a lo largo de la ruta óptima de reacción. El

gas de salida del reactor se enfría a 40 ° C para separar el metanol y el agua

delos gases de precalentamiento entra BFW y reciclar el gas. Condensado el

metanol crudo es separado del gas que no ha reaccionado y este se envía a

la unidad de destilación. La mayor  parte del gas se vuelve a los reactores de

síntesis para lograr una conversión de global alta. El excelente desempeño

del convertidor Lurgi combinada (LCC) reduce la síntesis de metanol en

relación del reciclado, aproximadamente, 2. Una pequeña porción del gas

reciclado se retira como gas de purga para reducir la acumulación de inertes

en el bucle. Una vez condensado el metanol entra a una columna de

destilación En alimentada con vapor de agua a baja presión en el cual se

separa el metanol puro que se dirige a la zona de tanques de

almacenamiento, y el agua de proceso se precalienta en el calentador e y se

utilizan como agua de reposición para la saturación.

Condiciones de operación para el proceso

Catalizador: CuO (60-70%) - ZnO (20-30%)-Al2O3 (5 -15%) o Cr2O3

(5-15%)

Temperatura: 220 °C-300 °C

Presión: 50-100 atm de presión (5-10MPa)

22

Composición de la alimentación 59 -74% de H2; 27 - 15% de CO; 8%

de CO2 y 3%CH4

La conversión de CO a metanol por pasada es normalmente de 16 a

40%.

H2: la proporción de CO es de 2,17.

La selectividad es de alrededor de 99,8%

Las tecnologías preferidas son:

 

Reactor tubulares reforming

 

Reactores de dos fases (vapor tubulares reforming seguido por

oxígeno soplado por el segundo reactor de reforming)

 

El reactor de auto térmico (ATR) en vapor de baja a de carbono (S / C)

relación es la tecnología preferida para plantas a gran escala

mediante la maximización de la única línea la capacidad y reducir al

mínimo la inversión.

OBTENCIÓN DEL METANOL:

REFORMING

Es en esta etapa donde se produce la diferencia en el proceso en función del

tipo de alimentación. En el caso de que la alimentación sea de gas natural,

23

este se desulfuriza antes de alimentar el reactor. Aproximadamente la mitad

de la alimentación entra al primer reactor, el cual está alimentado con vapor

de agua a media presión. Dentro del reactor se produce la oxidación parcial

del gas natural. De esta manera se obtiene H2, CO, CO2 y un 20% de

CH4residual.

Gas Natural + Vapor de Agua CO + CO2 + H2

Esta reacción se produce a 780 °C y a 40 atm.

OXIDACION

El gas de síntesis más el metano residual que sale del primer reactor se

mezcla con la otra mitad de la alimentación (previamente desulfurada). Esta

mezcla de gases entra en el segundo reactor el cual esta alimentadopor O2,

este se proviene de una planta de obtención de oxígeno a partir de aire.

CH4 + CO + CO2 + O2 CO + CO2 + H2

Esta reacción se produce a 950 °C

SÍNTESIS

El gas de síntesis se comprime a 70-100 atm. y se precalienta. Luego

alimenta al reactor de síntesis de metanol junto con el gas de recirculación.

El reactor Lurgi es un reactor tubular, cuyos tubos están llenos de catalizador

y enfriados exteriormente por agua en ebullición. La temperatura de reacción

se mantiene así entre 240-270 °C

CO + H2 CH3OH ∆H < 0

CO2 + H2 CH3OH + H2O ∆H < 0

24

Una buena cantidad de calor de reacción se transmite al agua en ebullición

obteniéndose de 1 a1.4 Kg. de vapor por Kg. de metanol. Además se protege

a los catalizadores.

DESTILACIÓN

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, condensándose el metanol. Este se separa luego por medio de

separador, del cual salen gases que se condicionan (temperatura y presión

adecuadas) y se recirculan. El metanol en estado líquido que sale del

separador alimenta una columna de destilación alimentada con vapor de

agua a baja presión. De la torre de destilación sale el metanol en condiciones

normalizadas.

25

1. Muestra de dos tipos de reactores utilizados en el proceso:Se

explicara de manera sencilla y con las reacciones respectivas

26

Listado de los principales Clientes y compradores de Metanol en esta región:

Comprador de Metanol Ubicación del

comprador

Cantidad requerida

Myc Lima , Perú 1000L MENSUAL

ITSX Brasil 10.000 L mensual

H.M.T.S. Ecuador 30 toneladas mensual

Eduardo Rios Guatemala 5000L

Central Paraguay Paraguay 1000 Toneladas anual

OXIQUIM Guatemala 5 Toneladas mensual

Complejo petroquímico

de Argentina (Planta

Nicolás)

Argentina 20 Toneladas

mensuales.

2. Cuadro comparativo de Tecnologías usadas para producción de Metanol

Tecnologías

Temperatura

Presión

Catalizador

Reacción

Mitsubishi 300-400 °C

300-350 bar

Zinc-Cromo

CO +2H 2→CH 3OH

ICI 220-280 °C

50-100 atm

CuO-ZnO

CO + 3H 2→CH 3OH +H 2O

Lurgi 230-260 °C

40-60 atm

CuO- ZnO

CO + 2H 2↔CH 3 OH

Chem.Systems

250-275 °C

50-120 amt

CuO-ZnO-Al2O3

BASF 200-350 °C

50-250 atm

CuO-ZnO-Al2O3

Nissui-Topsoe

230-260 °C

100-150 atm

CuO-ZnO-Cr2O3

BALANCE DE MASA

27

28

29

2. A continuación se muestra una figura que ilustra los dos

reactores:

30

Una buena cantidad de calor de reacción se transmite al agua en ebullición

obteniéndose de 1 a1.4 Kg. de vapor por Kg. de metanol. Además se protege

a los catalizadores. La reacción se produce bajo condiciones casi

isotérmicas, que garantiza una alta conversión y elimina el peligro de dañar

el catalizador de una temperatura excesiva. Control exacto de temperatura

dereacción se realiza por el control de la presión del tambor de vapor de HP.

BIBLIOGRAFIA

 

Lurgi Process (2007): Gas to chemicals.

 

Methanex (2004): ficha técnica del metanol-

 

RODRIGUEZ, Rivera (2004): obtención de metanol y sus usos. Edición:

Universidadtecnológica nacional.-

 

 Proceso de producción de amoníaco Textos Científicos.mht-\simulacion\

metanol (etilico).mh

31

CONCLUSIONES

El desarrollo de cada etapa del proyecto se hiso en forma sistemática y

organizada de acuerdo a las condiciones en las cuales pudo desarrollarse el

trabajo tales como: posibilidades de accesibilidad a fuentes de información,

internet, libros. A partir de los cuales se trato de conseguir conexión entre

contenidos de la mejor manera posible.

Se considero que pudieron aplicarse satisfactoriamente los conocimientos

adquiridos en la asignatura” Diseño de Plantas y Equipos”, aunque se

tuvieron que hacer aproximaciones dada la usencia de información básica

para el desarrollo de algunas etapas del proyecto realizado.

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Evaluar un diseño no solo radica en la capacidad de investigación con

respecto a un proceso ya definido, sino también el desempeño como

Ingenieros mediadores ante las muchas ramas científicas que implican el

desarrollo de un proceso químico, logrando compactar las herramientas que

la ciencia brinda.

RECOMENDACIONES

Implementar una nueva estrategia eficaz en la consolidación de

conocimientos básicos de la materia.

Mayor asesoría en la parte técnica para el excelente desarrollo del

proyecto, logrando así mejorar bases conceptuales y practicas en el

aprendizaje.

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